KR20040092073A - 점광원용 확산 패턴의 설계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LCD 후면 광원용 장치에 관한 것으로 냉음극 램프(이하 CCFL)에 비하여 LED가 갖는 단점인 점광원의 특성을 보완하는 방법에 관한 것이다. 간략하게는 도광판의 구조를 LED를 감싸도록 설계하고 도광판에 입사한 빛이 active area에 분산되어 입사할 수 있도록 유도하는 홈을 설치하는 것이다.

Description

점광원용 확산 패턴의 설계{Design of the diffusive pattern for point light source}

후면광원용 장치의 일반적인 경우는 광원의 빛을 안내하는 도광판이 있고, 도광판의 밑면에는 일정한 형상을 가지고 있는 패턴이 있어서 도광판을 따라 진행하는 빛의 일부가 패턴의 형상에 따라 도광판으로부터 탈출할 수 있도록 되어있다. 후면광원용 장치는 도광판이외에도 도광판의 패턴면 쪽에 반사씨트, 그 반대쪽에확산씨트,수직방향프리즘 씨트와 수평방향 프리즘 씨트로 구성되어있다. 패턴이 에칭타입인 경우 도광판의 빛은 패턴부에서 산란하여 일부는 반사씨트로 향해가고 일부는 확산씨트 쪽으로 향해간다. 반사씨트로 향한 빛은 반사되어 다시 도광판으로 돌아오고, 확산씨트로 향해간 빛은 대광부쪽으로 누워있는 분포를 가지고 있어 확산씨트가 이를 사방으로 분산시키고 두장의 프리즘 씨트가 각각 수직과 수평방향으로 이를 모아주는 구실을 한다. 일반적인 후면광원용 장치에서는 빛은 굴절률의 차이가 큰 층들을 여러번 반복하여 통과하므로 심각할 정도로 흡수된다. 일례로 확산씨트와 두 장의 프리즘씨트는 법선방향의 빛에 대하여 단지 57%만 투과한다. 도광판으로부터 입사하는 빛은 씨트의 법선을 기준으로 대체로 40도 방향에서 입사하므로 그 투과율은 30%에도 미치지 못한다. 따라서 기존의 후면광원용 장치로는 휘도를 향상시키는데 있어 구조적 한계를 가지고 있다. 또 씨트 네장으로 이루어진 구조는 부품이 많아 가격 상승의 요인이다.

상기한 문제점을 해결하고 씨트가 없는 후면광원용 장치를 만들기 위하여 동종업계 모두가 많은 노력을 경주하고 있다. 그러나 광원 LED의 특성상 무질서하게 존재하는 빛의 진로를 씨트가 없는 상태에서 제어하기는 힘든 일이다. 따라서 씨트가 없는 후면광원용 장치를 만드는 데 있어 제어할 수 있는 광원을 확보하는 것은 중요한 일이다. 본 발명의 목적은 별도의 광학기구 없이도 도광판 만으로 정렬된 광원을 얻고자하는 데 있다.

대표도는 본 발명품 내에서 빛의 경로를 나타내기위한 평면도

1 : 종래의 LGB 2 : 광원(본 발명품 내에서 LED)

3 : 본 발명품 내에서 빛의 경로를 바꾸기위해 설치한 유도 홈

4 : 도광판

5, 6 : 종래의 제품 내에서의 빛의 진행경로

7, 8 : 본 발명품의 내에서의 빛의 진행경로

도 1은 일반적인 light guide bar(이하 LGB)에서 빛의 경로를 나타내기위한 평면도

이하 첨부된 도면에 의해 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래에 일반적으로 LCD의 전면광원용 장치에 사용하는 LGB이다.

빛은 광원 2로부터 나와 바로 도광판으로 입사하지 않고 가늘고 투명한 아크릴 막대 2 즉 LGB로 입사한다. LGB는 도광판의 반대면에 빛의 방향을 바꿀 수 있도록 일정한 형태의 패턴을 가지고 있다. LGB에 입사한 빛은 도면에 표기한 것처럼 패턴에서 반사하여 도광판을 향할 수 있도록 진행방향이 바뀐다. 결과적으로 점광원 2로부터 출발한 빛은 선광원으로 바뀐 후 도광판에 입사한다.

대표도는 본 발명품으로 주로 후면광원용 장치에 사용하는 것을 목표로 개발된 것이다. 본 발명품은 LGB와 도광판이 분리되어있지 않고 일체화되어있다. 광원 2로부터 도광판 4로 입사하는 빛은 LED의 각도별 광분포 특성, LED를 감싸고 있는 도광판의 입광부 구조 등에 의하여 도광판의 입광부에서 일정한 각도별 분포특성을 가지고 방사상으로 진행한다.

대표도에서 유도홈 3은 이 빛을 대표도의 8처럼 바로 방향을 바꾸어 도광판으로 입사하도록 할 수도 있고 7처럼 입사지점을 변경시켜 입사하게 할 수도 있다. 즉 유도홈 3은 도광판의 active area에 입사하는 빛의 방향과 분포량을 모두 조절 할 수 있다.

본 발명품의 내부에서 빛의 진로 및 방향의 변경은 모두 전반사의 방식에 의하여 이루어진다. 이는 구조 및 재료에 관한 문제이다. 일반적으로 도광판의 재료로 가장 많이 쓰는 아크릴을 재료로 쓸 경우 아크릴의 굴절률이 1.491이고 공기와의 계면에서의 전반사각이 42.12도 이다. 완전 전반사만을 통해서 빛의 방향을 제어하는 데 있어 빛의 진행방향에 대하여 유도홈을 설치할 수 있는 유도홈의 각도 대역은 90도-42.12도=47.88도로 상당히 넓은 범위를 가지고 있다. 이것은 유도홈 설계가 비교적 용이하며 전반사만을 통한 방향제어가 어려운 일이 아니므로 휘도의 저하 없이 도광판 일체형 LGB를 구현할 수 있다는 것을 의미한다.

이에 반하여 종래의 LGB는 도 1의 6의 경우처럼 단 한 번만에 임계각 이하의 각으로 LGB의 패턴면에 입사하는 빛이 많다. 따라서 빛의 방향을 제어하는 반사과정에서 휘도의 많은 저하가 존재할 수 밖에 없다. 또 종래의 LGB는 도광판에 입사하기 전에 공기층을 한번 통과한다. 일반적으로 빛은 굴절률의 차이가 큰 층을 통과하면서 많은 양이 흡수된다. 실례로 쏘니사의 2.04인치 LCD도광판용 LGB는 입사한 광속중 겨우 60% 정도만이 도광판으로 입사한다.

본 발명품은 휘도의 저하 없이 점 광원을 선광원으로 바꿀 수 있다. 또 본 발명품은 종래의 LGB에 비하여 부품의 수를 대폭 줄일 수 있다. 참고로 기존의 LGB는 아크릴 막대와 LED 그리고 막대를 감싸는 반사판으로 구성되어있다.

Claims (1)

1. LED형 도광판의 입광부에 일정한 형상의 홈을 설치하여 빛의 방향을 유도하도록 한 도광판