KR20040001516A

KR20040001516A - 2차원 패턴의 도광판 및 그 설계방법

Info

Publication number: KR20040001516A
Application number: KR1020020036738A
Authority: KR
Inventors: 최규만
Original assignee: 주식회사 엘 앤 에프; 최규만
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-07
Also published as: KR100478560B1

Abstract

본 발명은 정형화된 공식을 사용하여 도광판에 2차원의 광반사 구조체를 형성함으로써 균일한 휘도특성을 얻으면서 개발시간을 단축시킨 최적의 2차원 도광판 패턴 설계방법 및 그에 의해서 제작된 도광판에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 가로 및 세로 방향으로 등간격의 광반사 구조체를 형성하고, 광입사 방향과 수직으로 형성되어 있는 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)과 광반사 구조체에 의해 나누어진 n 번째 단위영역의 광반사율(R_n)과 n 번째 단위영역의 패턴간격(d_n)을 공식으로 결정하여 광반사 구조체의 패턴을 형성한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판을 제공한다.

따라서, 본 발명은 도광판 패턴의 개발기간을 최소화하면서 최상의 성능을 실현할 수 있는 최적의 조건을 찾을 수 있는 설계기술 이론을 정립하고, 이 결과를 토대로 새로운 모델의 도광판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

2차원 패턴의 도광판 및 그 설계방법{LIGHT GUIDE PLATE HAVING 2-DIMENSIONAL PATTERN, AND PATTERN DESIGN METHOD THEREOF}

일반적으로 디스플레이 장치는 정보화 사회에 있어서 핵심적인 전자제품 중 하나이다. 그 중에서 액정표시장치와 같은 영상표시 장치의 백라이트(Back Light)로 널리 쓰이는 도광판은 투명한 평행평판이나 단면 쐐기형 평판으로 이루어진 판체의 일측으로 광원으로부터 발생되는 빛을 전반사시켜 도광판의 전역이 골고루 조명되게 한 것으로, 음극선관(CRT)으로 대표되던 디스플레이 장치를 액정디스플레이(LCD)로 대체하고 있는 산파역을 담당하고 있다.

백라이트의 성능이 제조업체 및 제품마다 차이가 나는 것은 바로 도광판에 의한 것이며, 백라이트의 개발에 있어서 도광판의 설계는 가장 중요한 일이다.

백라이트는 LCD 장치의 핵심적인 부분으로 자리할 만큼 중요한 부품임에도 불구하고 양적인 발전에만 치우쳐서, 질적 수준이라 할 수 있는 신기술 개발은 큰 진전이 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

백라이트에 관련된 기술 중에서 가장 핵심이 되는 것은 도광판 설계기술이다. 지금까지는 국내업체들이 외국업체의 기술에 의존하거나 자체적으로 축적한 경험에 의한 시행착오적인 방법을 사용하였다.

따라서, 신제품 개발에 많은 시간이 소요되어 신제품 출시에 대한 대응능력이 많이 떨어져 경쟁력 있는 제품개발을 실현하기 어려운 문제점이 있었다.

그리고, 도광판에 형성되는 광반사 구조체에 대한 패턴설계를 정형화시킨 공식없이 경험에 의존하여 패턴을 개발하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명은 정형화된 공식을 사용하여 도광판에 2차원의 광반사 구조체를 형성함으로써 균일한 휘도특성을 얻으면서 개발시간을 단축시킨 최적의 2차원 패턴의 도광판 및 그 설계방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 광반사 상기 정형화된 공식을 사용하여 도광판에 2차원의 광반사 구조체를 형성시, 휘도가 불균일한 부분을 정형화된 보정공식을 사용하여 균일한 특성을 얻을 수 있는 2차원 패턴의 도광판 및 그 설계방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단위영역별로 서로 다른 깊이의 2차원 광반사 구조체를 형성함으로써 균일한 휘도특성을 얻으면서 개발시간을 단축시킨 2차원 패턴의 도광판 및 그 설계방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 2차원 패턴의 도광판 설계방법의 일실시예를 도시한 순서도이고,

도 2는 본 발명에 따른 2차원 패턴의 도광판 설계방법의 다른 실시예를 도시한 순서도이고,

도 3은 등간격의 V 홈을 형성한 15인치 도광판의 측정값과 계산값을 도시한 그래프이다.

도 4는 X축 패턴간격(d_n)에 따라 V 홈을 형성한 15인치 도광판의 측정값이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 가로 및 세로 방향으로 등간격의 광반사 구조체를 형성하고, 광입사 방향과 수직으로 형성되어 있는 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)과 상기 광반사 구조체에 의해 나누어진 n 번째 단위영역의 광반사율(R_n) 및 n 번째 단위영역의 X축 패턴간격(d_n)을 공식으로 결정하여 상기 광반사 구조체의 패턴을 형성한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판을 제공한다.

또, 본 발명은, 동일한 패턴으로 광반사 구조체를 형성한 경우, 상기 광반사율(R)을

I_n= I_o(1-R)^n-1R,

I_n: n번째 단위영역의 광량, I_o: 총 입사광량

을 이용하여 결정한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 단위영역의 개수가 N이고 각각의 단위영역에서 방출되는 광량이 균일할 때, n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을

R_n= {1-N(1-r)^n-1r} / {N-(n-1)}, r : Y축 광반사 구조체에 의한 광반사율

으로 결정한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, n번째 단위영역의 X축 패턴간격(d_n)을

d_n= {N-(n-1)}R/{1-N(1-r)^n-1r} ㆍ L/N, L : 도광판의 길이

또, 본 발명은, 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴간격(f_n)을

f_n= R/[2{1-N(1-r)^n-1r}/{N-(n-1)}-{(1/N)+( ΔI_n/I_o)}]ㆍL/N,

ΔI_n= n 번째 단위영역에서 증가된 광량

으로 결정하여 상기 광반사 구조체의 패턴을 형성한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 광반사 구조체가 광산란 인쇄방식, V 홈 방식, U 홈 방식, 정형시보 방식, 무정형 시보방식, OPI 방식 중 하나를 이용하여 상기 도광판의 후면에 형성된 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 도광판이 금형제작 방식, 인쇄방식, V 커팅방식, U 커팅방식 중 하나를 이용하여 제작된 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판으로서 상술한 과제를 해결한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에서는 동일한 간격을 유지하면서 서로 다른 깊이의 광반사 구조체를 가로 및 세로 방향으로 형성하여 광입사 방향과 수직으로 형성되어 있는 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)을 측정하고, n 번째 단위영역의 광반사율(R_n)을 결정한 후, 상기 광반사율(R_n)에 해당하는 n번째 단위영역의 X축 패턴깊이(h_n)를 상기 광반사율(R)로부터 결정하여 상기 광반사 구조체의 패턴을 형성한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판을 제공한다.

또, 본 발명은, 단위영역의 개수가 N이고 각각의 단위영역에서 방출되는 광량이 균일할 때, 상기 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을

R_n= {1-N(1-r)^n-1r} / {N-(n-1)}

r : Y축 광반사 구조체에 의한 광반사율

또, 본 발명은, 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴깊이(j_n)를 상기 광반사율(R)로부터 결정하여 상기 광반사 구조체의 패턴을 형성한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 휘도 불균일 단위영역에 대한 광반사율(R_s)을

I_n= I_o(1-R_s)^n-1R_s,

I_n: n번째 단위영역의 광량, I_o: 총 입사광량

을 이용하여 결정한 후, n 번째 단위영역의 광반사율(R_n)과 휘도 불균일 단위영역에 대한 광반사율(R_s)의 차이에 해당하는 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴깊이(j_n)를 상기 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)로부터 결정한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 광반사 구조체가 V 홈 방식 또는 U 홈 방식을 이용하여 상기 도광판의 후면에 형성된 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판으로서 상술한 과제를 해결한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에서는 (a) 도광판에 가로 및 세로 방향으로 등간격의 광반사 구조체를 형성하고, 상기 광반사 구조체에 의해 나누어진 n번째 단위영역의 광량(I_n)을 측정하는 단계; (b) 광입사 방향과 수직으로 형성되어 있는 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)과 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을 결정하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 결정한 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)과 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을 이용하여 n번째 단위영역의 X축 패턴간격(d_n)을 결정하는 단계; 및 (d) 상기 X축 패턴간격(d_n)에 따라 상기 도광판에 상기 광반사 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법을 제공한다.

또, 본 발명은, 상기 (b)단계는 동일한 패턴으로 광반사 구조체를 형성한 경우,

I_n= I_o(1-R)^n-1R, I_o: 총 입사광량

을 이용하여 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)을 결정하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 (b)단계는 단위영역의 개수가 N이고 각각의 단위영역에서 방출되는 광량이 균일할 때, n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을

으로 결정하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 (c)단계는 n번째 단위영역의 X축 패턴간격(d_n)을

d_n= {N-(n-1)}R/{1-N(1-r)^n-1r} ㆍ L/N, L : 도광판의 길이

또, 본 발명은, (e) 상기 도광판의 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴간격(f_n)을 결정하는 단계; 및 (f) 결정된 간격에 따라 도광판을 제작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 (e)단계는 n 번째 단위영역에서 증가된 광량(ΔI_n)을 측정하고, n번째 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴간격(f_n)을

f_n= R/[2{1-N(1-r)^n-1r}/{N-(n-1)}-{(1/N)+( ΔI_n/I_o)}]ㆍL/N,

또, 본 발명은, 상기 (a)단계는 광산란 인쇄방식, V 홈 방식, U 홈 방식, 정형시보 방식, 무정형 시보방식, OPI 방식 중 하나를 이용하여 상기 도광판의 후면에 광반사 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 (c)단계와 (f)단계는 금형제작 방식, 인쇄방식, V 커팅방식, U 커팅방식 중 하나를 이용하여 도광판을 제작하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법으로서 상술한 과제를 해결한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에서는 (a) 도광판에 동일한 간격을 유지하면서 서로 다른 깊이의 광반사 구조체를 가로 및 세로 방향으로 형성하고, 광입사 방향과 수직으로 형성되어 있는 X축 광반사 구조체의 깊이에 따른 광반사율(R)을 측정하는 단계; (b) 상기 광반사 구조체에 의해 나누어진 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을 결정하는 단계; (c) 상기 광반사율(R_n)에 해당하는 n번째 단위영역의 X축 패턴깊이(h_n)를 상기 광반사율(R)로부터 결정하는 단계; 및 (d) 상기 X축 패턴깊이(h_n)에 따라 상기 도광판에 상기 광반사 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법을 제공한다.

또, 본 발명은, (e) 상기 도광판의 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴깊이(j_n)를 상기 X축 광반사 구조체의 깊이에 따른 광반사율(R)로부터 결정하는 단계; 및 (f) 결정된 간격과 깊이에 따라 도광판을 제작하는 단계를 포함하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 (e)단계는 (e1) n번째 단위영역의 광량(I_n)을 측정하는 단계; (e2) 상기 도광판의 휘도 불균일 단위영역에 대한 광반사율(R_s)을 결정하는 단계; 및 (e3) 상기 (b)단계에서 결정한 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)과 상기 (e2)단계에서 결정한 광반사율(R_s)의 차이에 해당하는 X축 보정 패턴깊이(j_n)를 상기 광반사율(R)로부터 결정하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 (e2)단계는

I_n= I_o(1-R_s)^n-1R_s, I_o: 총 입사광량

을 이용하여 휘도 불균일 단위영역에 대한 광반사율(R_s)을 결정하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법으로서 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 (a)단계는 V 홈 방식 또는 U 홈 방식을 이용하여 상기 도광판의 후면에 광반사 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법으로서 상술한 과제를 해결한다.

본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 정형화된 공식을 사용하여 도광판에 2차원의 광반사 구조체를 형성함으로써 균일한 휘도특성을 얻으면서 개발시간을 단축시킨 최적의 2차원 패턴의 도광판 설계방법 및 그 방법에 의해서 구현된 도광판을 바람직한 실시예로 제안한다.

본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명방법을 실행하도록 프로그램된 컴퓨터 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품과 같은 실시예를 포함한다. 컴퓨터 시스템의 실시예에 따르면, 방법을 실행하기 위한 명령어 세트는 하나 또는 그 이상의 메모리에 상주하며, 이들 명령어 세트는 컴퓨터 시스템에서 필요로 할 때까지 예를 들어 하드디스크와 같은 기록매체에 컴퓨터 프로그램 제품으로서 저장될 수 있다.

균일한 휘도 특성을 가지는 2차원의 도광판 패턴을 신속하게 얻기 위한 설계방법을 도 1 내지 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 2차원 패턴의 도광판 설계방법의 일실시예를 도시한순서도이다.

먼저, 제작하고자 하는 도광판의 규격을 선정한다. 본 발명을 이용하여 도광판 패턴을 설계하는 데는 도광판의 규격 즉, 가로나 세로 길이의 크기에 제한없이 적용이 가능하다.

도광판의 규격이 선정되면 도광판의 4 모서리 중에서 광원이 설치될 위치를 선정한다. 위치가 선정된 광원으로부터 입사된 광은 도광판 내부로 전반사 되어 진행하면서, 도광판 후면의 광반사 구조체에 의해 반사되어 백라이트용 도광판으로서의 기능을 가지게 된다.

그 다음, 도광판에 가로 및 세로 방향으로 등간격의 광반사 구조체를 형성한다(S100). 이 때, 광반사 구조체에 의해 나누어진 영역을 단위영역으로 정의하며, 광반사 구조체는 단위영역별로 동일한 패턴인 것이 바람직하다. 각 단위영역의 폭은 가로와 세로 방향으로 각각 일정하게 하며, 단위영역의 폭은 최소 반사율을 갖는 광반사 구조체를 적어도 한 개는 형성할 수 있는 값으로 하는 것이 바람직하다.

광반사 구조체는 광산란 인쇄방식, V 홈 방식, U 홈 방식, 정형시보 방식, 무정형 시보방식, OPI 방식 중 하나를 이용하여 도광판의 후면에 형성한다.

광산란 인쇄방식은 광반사 효율이 높은 물질을 인쇄방식으로 도광판에 구성하는 것이고, 홈 방식은 V, U, 사각형 또는 원형 홈을 도광판에 직접 새기거나 금형에 의해 형성시키는 것이다.

따라서, 광산란 인쇄방식의 경우는 동일한 면적을 가지는 인쇄물질을 형성하는 것이고, V 홈 방식, U 홈 방식, 정형시보 방식, 무정형 시보방식, OPI 방식은동일한 깊이로 형성하는 것이다.

도광판에 형성한 광반사 구조체가 N+1개이면, 광원이 입사될 한쪽 단면에서부터 도광판의 반대편 단면까지는 N개의 단위영역이 균일하게 형성된다.

S100 단계에서 광반사 구조체를 형성한 다음에는, 백라이트 상태로 조립하여 n번째 단위영역의 광량(I_n)을 측정한다(S110). 그리고, 광입사 방향과 수직으로 형성되어 있는 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)과 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을 결정한다(S120).

S110 단계에서 측정한 광량(I_n)을 수학식 1에 적용하여 연립방정식으로 풀면, 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)을 결정할 수 있다.

,

I_o: 총 입사광량

예를 들어, 광산란 인쇄방식을 이용한 광반사 구조체를 도광판에 형성하는 경우, 수학식 1은 인쇄된 광반사체 면적의 크기에 따른 광반사율을 결정할 수 있게 된다.

그리고, V 홈이나 다른 형태의 광반사체를 가공하여 직접 도광판에 형성하거나 금형에 광반사체를 새겨서 도광판에 형성하는 경우, 광반사체의 가공정도에 따른 광반사율을 결정할 수 있게 된다.

총 입사광량의 측정값이 정확하면 S110 단계에서 측정한 광량(I_n)을 수학식 1에 적용하여 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)을 결정할 수도 있다.

표 1은 등간격의 V 홈을 형성한 15인치 도광판의 광량 측정값과 계산값이다.

단위영역(N)(단위 : mm)	측정값(I_n)(단위 : cd/m²)	계산값(I_n)(단위 : cd/m²)	측정조건
10	681	828	도광판 두께 4.5mm인가전압 9.1V관전류 244mm측정거리 70cm
20	692	742
30	654	665
40	605	595
50	533	533
60	494	477
70	433	428
80	391	383
90	342	343
100	294	307
110	269	275
120	242	246
130	219	221
140	195	198
150	180	177
160	158	158
170	145	142
180	132	127
190	124	114
200	118	102

표 1에서 15인치 도광판에서의 R 값은 0.0109668 이고, 총 입사광량은 83428.5354(cd/m²)이며, 흰색 반사필름과 확산필름을 부착하여 실험한 값이다.

도 3에 표 1에 대한 그래프가 도시되어 있다. 각 단위영역에서 도출된 광량은 단위면적당 도출되는 광량이므로, 이를 도광판 표면에서의 휘도라고 할 수 있다. 따라서, 측정값은 휘도값으로 나타내고, 단위는 cd/m²을 사용한다.

표 1을 도 3과 비교해 보면, 도광판의 입사단에서 단위영역별 광량이 높고, 도광판 입사단에서 멀어질수록 광량이 감소하는 특성을 보인다. 이것은 각 단위영역별로 형성된 광반사 구조체가 모두 동일한 구조이고, 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)이 일정하기 때문이다.

도광판은 N 개의 단위영역으로 나누어지므로, 도광판 표면에서 균일한 광특성을 얻으려면 각 단위영역에서 방출되는 광량이 균일하여야 한다. 각각의 단위영역에서 방출되는 광량이 균일할 때, n번째 단위영역의 광반사율(R_n)은 수학식 2로 결정한다.

,

r : Y축 광반사 구조체에 의한 광반사율

각각의 단위영역에서 방출되는 광량이 I_o/N을 만족하면 가장 이상적인 형태의 도광판을 제작할 수 있다.

도광판의 광반사 구조체가 광산란 인쇄방식인 경우, 각 단위영역에서 광반사율(R_n)에 해당하는 만큼 인쇄면적을 결정한다. 이 때, 인쇄되는 패턴은 광이 입사되는 쪽의 인쇄면적이 광이 진행해 나가는 도광판 끝단부에 비해 적은 면적의 인쇄패턴이 될 것이다.

도광판의 광반사 구조체가 일정한 깊이를 가진 V 홈인 경우, V 홈의 간격을 조절하여 각 단위영역의 광반사율(R_n)을 다르게 결정한다.

S120 단계에서 결정한 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)과 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을 이용하여 n번째 단위영역의 X축 패턴간격(d_n)을 결정한다(S130). 도광판의 길이가 L일 때, n번째 단위영역의 X축 패턴간격(d_n)은 수학식 3으로 결정한다.

S130 단계에서 결정된 X축 패턴간격(d_n)에 따라 도광판에 광반사 구조체를 형성(S135)함으로써 도광판 시제품을 제작한다. 이 때, 도광판 시제품은 금형제작 방식, 인쇄방식, V 커팅방식, U 커팅방식 중 하나를 이용하여 제작한다.

표 2는 X축 패턴간격(d_n)에 따라 V 홈을 형성한 15인치 도광판의 측정값이며, 도 4에 표 2에 대한 그래프가 도시되어 있다. 표 2는 4mm의 도광판 위에 3장의 확산필름을 부착하고 실험한 값이다.

단위영역(N)(단위 : mm)	측정값(I_n)(단위 : cd/m²)	단위영역(N)(단위 : mm)	측정값(I_n)(단위 : cd/m²)
10	681	110	681
20	692	120	692
30	654	130	654
40	605	140	605
50	533	150	533
60	494	160	494
70	433	170	433
80	391	180	391
90	342	190	342
100	294	200	294
휘도균일도	99%

도광판 시제품의 측정결과를 보면 광원이 입사하는 도광판의 입단부와 끝단부에서 오차가 있게 된다. 이것은 광을 입사면과 수직하게 입사되는 일차원의 벡터로만 가정한 것이 오차의 원인이 되고 있다.

입사광은 타원형태에 가까운 분광 분포특성을 갖는다. 따라서 입사광은 방사형으로 진행하게 되고, 특히 입단부에서는 전반사각도 이내로 방사되어 도광판 내부로 전반사되지 못하고 바로 도광판 표면으로 도출되게 된다. 이렇게 방출된 광이 그래프의 왼쪽 부분에서 높게 관측된다.

도광판의 끝단 부분은 도광판 내부로 진행된 광이 도광판의 끝단에서 반사되어 도광판 내부로 다시 역진행하고, 역진행한 광이 표면으로 방출되므로 광량이 높게 관측된다.

도광판의 끝단부에서 광이 반사되어 되돌아오는 것은 밀한 매질에서 소한 매질로 광이 진행할 때 굴절율의 차이로 인해 광이 반사되어 들어오기 때문이다.

양끝단에서 휘도가 증가하는 부분을 보정하기 위해서, 본 발명은 n번째 단위영역에서 증가된 광량(ΔI_n)을 측정(S140)하고, 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴간격(f_n)을 결정한다(S145).

n번째 단위영역의 보정 패턴간격(f_n)은 수학식 4로 결정한다.

그리고, S100 단계에서 설정한 간격과 S130 단계에서 결정한 X축패턴간격(d_n) 및 수학식 4를 이용하여 결정한 X축 보정 패턴간격(f_n)에 따라 도광판을 제작한다(S150).

이 때에도 S135 단계에서와 같이 금형제작 방식, 인쇄방식, V 커팅방식, U 커팅방식 중 하나를 이용하여 도광판을 제작한다.

본 발명에서 제공하는 도광판 패턴 설계식을 이용하여 반사율을 구하는 것은 단순하게 수작업으로 구해도 가능하지만, 본 발명의 또 다른 목적은 패턴설계에 최소한의 시간을 사용하도록 하는 것이다. 따라서, 각 단위영역별 반사율을 구하는 등의 작업은 위에서 제시한 설계식을 도광판 패턴설계 프로그램으로 구현하여 사용하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 2차원 패턴의 도광판 설계방법의 다른 실시예를 도시한 순서도이다. 도 2의 실시예에서는 도광판에 동일한 간격을 유지하면서 광반사 구조체를 가로 및 세로 방향으로 형성하되, 그 깊이를 단위영역마다 서로 다르게 하였다.

먼저, 위에서 설명한 것처럼 제작하고자 하는 도광판의 규격과 도광판의 4 모서리 중에서 광원이 설치될 위치를 선정한다.

그리고, 도광판에 동일한 간격을 유지하면서 서로 다른 깊이의 광반사 구조체를 가로 및 세로 방향으로 형성한다(S200). 이 때, 광반사 구조체는 V 홈 방식 또는 U 홈 방식을 이용하여 도광판의 후면에 형성하고, 동일한 패턴인 것이 바람직하다.

각 단위영역의 폭은 가로와 세로 방향으로 각각 일정하게 하며, 단위영역의 폭은 최소 반사율을 갖는 광반사 구조체를 적어도 한 개는 형성할 수 있는 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 다음, 광입사 방향과 수직으로 형성되어 있는 X축 광반사 구조체의 깊이에 따른 광반사율(R)을 측정(S210)하고, 광반사 구조체에 의해 나누어진 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을 결정한다(S220).

단위영역의 개수가 N이고 각각의 단위영역에서 방출되는 광량이 균일할 때, n번째 단위영역의 광반사율(R_n)은 수학식 2로 결정된다.

그 다음, 광반사율(R_n)에 해당하는 n번째 단위영역의 X축 패턴깊이(h_n)를 S210 단계에서 측정한 광반사율(R)로부터 결정(S230)하고, X축 패턴깊이(h_n)에 따라 도광판에 광반사 구조체를 형성(S235)하여 도광판 시제품을 제작한다.

이 때, 도광판 시제품은 금형제작 방식, 인쇄방식, V 커팅방식, U 커팅방식 중 하나를 이용하여 제작한다.

도광판 시제품의 입단부와 끝단부에서 위에서 설명한 바와 같이 휘도가 증가하므로, 이 부분을 보정해 주어야 한다.

이를 위해서 n번째 단위영역의 광량(I_n)을 측정(S240)하고, 수학식 5를 이용하여 도광판의 휘도 불균일 단위영역에 대한 광반사율(R_s)을 결정한다(S245). 수학식 5를 연립방정식으로 풀면, 휘도 불균일 단위영역에 대한 광반사율(R_s)을 결정할 수 있다.

,

I_o: 총 입사광량

S245 단계에서 광반사율(R_s)을 결정하면, S220 단계에서 결정한 광반사율(R_n)과의 차이를 구할 수 있다.

따라서, n 번째 단위영역의 광반사율(R_n)과 휘도 불균일 단위영역에 대한 광반사율(R_s)의 차이에 해당하는 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴깊이(j_n)를 광반사율(R)로부터 결정(S250)한다. 그리고, S200 단계에서 설정한 간격과 S230 단계에서 결정한 X축 패턴깊이(h_n) 및 S250 단계에서 결정한 X축 보정 패턴깊이(j_n)에 따라 도광판을 제작한다(S260).

이 때에도 S235 단계에서와 마찬가지로 금형제작 방식, 인쇄방식, V 커팅방식, U 커팅방식 중 하나를 이용하여 도광판을 제작한다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 백라이트의 성능을 크게 좌우하는 도광판을 경험에 의존하지 않고, 정형화된 공식을 사용하여 효율적이면서도 정밀하고 빠르게, 균일한 휘도특성을 가진 최적의 2차원 패턴으로 설계할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 공식을 사용하여 설계한 15인치 도광판의 경우, 99%의 휘도 균일도 특성을 갖는 백라이트로 제작할 수 있었다.

또, 휘도가 불균일한 부분을 정형화된 보정공식을 사용하여 균일한 특성을 가진 도광판을 제작할 수 있다.

또, 본 발명에 정립된 이론을 이용하여 단위영역별로 서로 다른 깊이의 2차원 광반사 구조체를 가지는 도광판을 제작할 경우, 균일한 휘도특성을 가지는 도광판을 이전보다 단축된 시간으로 개발할 수 있다.

그리고, 새로운 모델의 도광판을 개발할 경우 효율적으로 수행할 수 있으며, 최적조건의 설계치를 얻어낼 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims

가로 및 세로 방향으로 등간격의 광반사 구조체를 형성하고, 광입사 방향과 수직으로 형성되어 있는 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)과 상기 광반사 구조체에 의해 나누어진 n 번째 단위영역의 광반사율(R_n) 및 n 번째 단위영역의 X축 패턴간격(d_n)을 공식으로 결정하여 상기 광반사 구조체의 패턴을 형성한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
제 1항에 있어서, 상기 광반사율(R)은

동일한 패턴으로 광반사 구조체를 형성한 경우,

I_n= I_o(1-R)^n-1R,

I_n: n번째 단위영역의 광량, I_o: 총 입사광량

을 이용하여 결정한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
제 2항에 있어서, 단위영역의 개수가 N이고 각각의 단위영역에서 방출되는 광량이 균일할 때, n번째 단위영역의 광반사율(R_n)은

R_n= {1-N(1-r)^n-1r} / {N-(n-1)},

r : Y축 광반사 구조체에 의한 광반사율

으로 결정한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
제 3항에 있어서, n번째 단위영역의 X축 패턴간격(d_n)은

d_n= {N-(n-1)}R/{1-N(1-r)^n-1r} ㆍ L/N,

L : 도광판의 길이

으로 결정한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
제 1항에 있어서, 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴간격(f_n)은

f_n= R/[2{1-N(1-r)^n-1r}/{N-(n-1)}-{(1/N)+( ΔI_n/I_o)}]ㆍL/N,

ΔI_n= n 번째 단위영역에서 증가된 광량

으로 결정하여 상기 광반사 구조체의 패턴을 형성한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광반사 구조체는

광산란 인쇄방식, V 홈 방식, U 홈 방식, 정형시보 방식, 무정형 시보방식, OPI 방식 중 하나를 이용하여 상기 도광판의 후면에 형성된 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도광판은

금형제작 방식, 인쇄방식, V 커팅방식, U 커팅방식 중 하나를 이용하여 제작된 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
동일한 간격을 유지하면서 서로 다른 깊이의 광반사 구조체를 가로 및 세로 방향으로 형성하여 광입사 방향과 수직으로 형성되어 있는 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)을 측정하고, n 번째 단위영역의 광반사율(R_n)을 결정한 후, 상기 광반사율(R_n)에 해당하는 n번째 단위영역의 X축 패턴깊이(h_n)를 상기 광반사율(R)로부터 결정하여 상기 광반사 구조체의 패턴을 형성한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
제 8항에 있어서, 단위영역의 개수가 N이고 각각의 단위영역에서 방출되는 광량이 균일할 때, 상기 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)은

R_n= {1-N(1-r)^n-1r} / {N-(n-1)}

r : Y축 광반사 구조체에 의한 광반사율

으로 결정한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
제 8항에 있어서, 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴깊이(j_n)를 상기 광반사율(R)로부터 결정하여 상기 광반사 구조체의 패턴을 형성한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
제 10항에 있어서, 상기 휘도 불균일 단위영역에 대한 광반사율(R_s)을

I_n= I_o(1-R_s)^n-1R_s,

I_n: n번째 단위영역의 광량, I_o: 총 입사광량

을 이용하여 결정한 후, n 번째 단위영역의 광반사율(R_n)과 휘도 불균일 단위영역에 대한 광반사율(R_s)의 차이에 해당하는 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴깊이(j_n)를 상기 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)로부터 결정한 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광반사 구조체는

V 홈 방식 또는 U 홈 방식을 이용하여 상기 도광판의 후면에 형성된 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도광판은

금형제작 방식, 인쇄방식, V 커팅방식, U 커팅방식 중 하나를 이용하여 제작된 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판.
(a) 도광판에 가로 및 세로 방향으로 등간격의 광반사 구조체를 형성하고, 상기 광반사 구조체에 의해 나누어진 n번째 단위영역의 광량(I_n)을 측정하는 단계;

(b) 광입사 방향과 수직으로 형성되어 있는 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)과 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을 결정하는 단계;

(c) 상기 (b)단계에서 결정한 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)과 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을 이용하여 n번째 단위영역의 X축 패턴간격(d_n)을 결정하는 단계; 및

(d) 상기 X축 패턴간격(d_n)에 따라 상기 도광판에 상기 광반사 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 14항에 있어서, 상기 (b)단계는

동일한 패턴으로 광반사 구조체를 형성한 경우,

I_n= I_o(1-R)^n-1R,

I_o: 총 입사광량

을 이용하여 X축 광반사 구조체에 의한 광반사율(R)을 결정하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 14항 또는 제 15항에 있어서, 상기 (b)단계는

단위영역의 개수가 N이고 각각의 단위영역에서 방출되는 광량이 균일할 때, n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을

R_n= {1-N(1-r)^n-1r} / {N-(n-1)}

r : Y축 광반사 구조체에 의한 광반사율

으로 결정하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 16항에 있어서, 상기 (c)단계는

n번째 단위영역의 X축 패턴간격(d_n)을

d_n= {N-(n-1)}R/{1-N(1-r)^n-1r} ㆍ L/N,

L : 도광판의 길이

으로 결정하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 16항에 있어서,

(e) 상기 도광판의 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴간격(f_n)을 결정하는 단계; 및

(f) 결정된 간격에 따라 도광판을 제작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 18항에 있어서, 상기 (e)단계는

n 번째 단위영역에서 증가된 광량(ΔI_n)을 측정하고, n번째 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴간격(f_n)을

f_n= R/[2{1-N(1-r)^n-1r}/{N-(n-1)}-{(1/N)+( ΔI_n/I_o)}]ㆍL/N

으로 결정하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 14항에 있어서, 상기 (a)단계는

광산란 인쇄방식, V 홈 방식, U 홈 방식, 정형시보 방식, 무정형 시보방식, OPI 방식 중 하나를 이용하여 상기 도광판의 후면에 광반사 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 18항에 있어서, 상기 (c)단계와 (f)단계는

금형제작 방식, 인쇄방식, V 커팅방식, U 커팅방식 중 하나를 이용하여 도광판을 제작하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
(a) 도광판에 동일한 간격을 유지하면서 서로 다른 깊이의 광반사 구조체를가로 및 세로 방향으로 형성하고, 광입사 방향과 수직으로 형성되어 있는 X축 광반사 구조체의 깊이에 따른 광반사율(R)을 측정하는 단계;

(b) 상기 광반사 구조체에 의해 나누어진 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을 결정하는 단계;

(c) 상기 광반사율(R_n)에 해당하는 n번째 단위영역의 X축 패턴깊이(h_n)를 상기 광반사율(R)로부터 결정하는 단계; 및

(d) 상기 X축 패턴깊이(h_n)에 따라 상기 도광판에 상기 광반사 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 22항에 있어서, 상기 (b)단계는

단위영역의 개수가 N이고 각각의 단위영역에서 방출되는 광량이 균일할 때, n번째 단위영역의 광반사율(R_n)을

R_n= {1-N(1-r)^n-1r} / {N-(n-1)}

r : Y축 광반사 구조체에 의한 광반사율

으로 결정하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 22항 또는 제 23항에 있어서,

(e) 상기 도광판의 휘도 불균일 단위영역에 대한 X축 보정 패턴깊이(j_n)를상기 X축 광반사 구조체의 깊이에 따른 광반사율(R)로부터 결정하는 단계; 및

(f) 결정된 간격과 깊이에 따라 도광판을 제작하는 단계를 포함하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 24항에 있어서, 상기 (e)단계는

(e1) n번째 단위영역의 광량(I_n)을 측정하는 단계;

(e2) 상기 도광판의 휘도 불균일 단위영역에 대한 광반사율(R_s)을 결정하는 단계; 및

(e3) 상기 (b)단계에서 결정한 n번째 단위영역의 광반사율(R_n)과 상기 (e2)단계에서 결정한 광반사율(R_s)의 차이에 해당하는 X축 보정 패턴깊이(j_n)를 상기 광반사율(R)로부터 결정하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 25항에 있어서, 상기 (e2)단계는

I_n= I_o(1-R_s)^n-1R_s,

I_o: 총 입사광량

을 이용하여 휘도 불균일 단위영역에 대한 광반사율(R_s)을 결정하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 22항 또는 제 23항에 있어서, 상기 (a)단계는

V 홈 방식 또는 U 홈 방식을 이용하여 상기 도광판의 후면에 광반사 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.
제 24항에 있어서, 상기 (c)단계와 (f)단계는

금형제작 방식, 인쇄방식, V 커팅방식, U 커팅방식 중 하나를 이용하여 도광판을 제작하는 것을 특징으로 하는 2차원 패턴의 도광판 설계방법.