KR20050074037A - 엘시디용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴설계방법 - Google Patents

엘시디용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴설계방법 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 엘시디용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법에 관한 것으로서, 도광판상의 각 도트 패턴 사이의 거리와 패턴의 크기를 고려하여 각 패턴별 최대이동거리를 산출하고, 도광판상의 각 도트 패턴이 산출된 패턴 최대이동거리의 60% 이내에서 랜덤하게 형성되도록 디더링처리한다.
따라서, 본 발명은 도광판 배면에 형성된 패턴을 미세 광산란 패턴으로 처리하고, 피치 간격이 광원의 거리에 따라 모두 변화되고 피치를 일정범위 내에서 디더링처리하기 때문에 인위적 배열방식인 기존의 제품보다 광산란 중첩성이 우수하여 휘도 불균일 영역을 해소할 수 있고, 패턴이 육안으로 식별되는 것을 방지하기 위해 사용되었던 확산시트를 제거할 수 있고, 확산시트 사용시 광 중첩성을 더욱 향상시키며, 모아레 불량을 제거할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

엘시디용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법 {Design method for dot pattern of light guide plate in back light unit using a dithering technique}
본 발명은 도광판 패턴 설계방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 도광판 상에 배열되는 도트 패턴의 각 중심치를 일정범위 내에서 디더링(dithering)시켜 설계함으로써, 휘도 균일도와 외관품질 문제를 해결할 수 있도록 하는 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법에 관한 것이다.
최근 들어 퍼스널 컴퓨터, 통신장비 및 가전제품 등에 사용되는 표시장치로 두께가 두껍고 고전압이 요구되는 CRT를 대신하여 두께가 얇고 무게가 경량인 평판 표시장치, 특히 액정을 이용한 표시장치인 LCD가 널리 이용되고 있다.
이러한 액정을 이용한 표시장치인 LCD는 범용화된 평판형 표시장치의 주류를 이루고 있어서 박형 텔레비전, 노트북 컴퓨터 또는 자동차용 항법장치 등에 널리 사용되고 있지만, 자체적으로 발광하지 못하는 LCD의 특성상 고휘도의 면 광원장치인 백라이트가 필요하며 표시장치의 박형화를 위해서는 백라이트도 박형화 되어야 한다.
LCD에 사용되는 면 광원장치는 광원으로 냉음극관 등의 봉형상의 광원이 채용되고, 광원이 도광판 하부에 존재하던 형태에서 도광판의 측면에 설치되어 도광판을 통해 선 광원을 균일한 면 광원으로 변환하여 표면에 수직하게 광이 산란되는 백라이트 형태로 발전되었다.
도 1은 종래의 사이드 라이트형 면 광원장치를 나타낸 분해 사시도이며, 도 2는 도 1의 Y-Y'면 단면도이다.
도시된 바와 같이 종래의 면 광원장치는, 투명한 아크릴 패널을 이용하여 측면에 설치되어 있는 광원(Lamp)(12)으로부터 발산되는 빛을 받아 들이고 이 아크릴 표면에 증착된 일정 면적과 모양을 가지는 도트 패턴을 통하여 화면 전영역에 걸쳐 빛을 균일하게 분포시키는 역할을 수행하는 도광판(Light Guide Plate)(11)과, 광원(12)을 덮도록 부착되어 광원(12)에서 사방으로 발산되는 빛의 유출을 막고 도광판(11)과 반대면으로 빠져 나가는 빛을 반사시켜 도광판(11) 쪽으로 재입사시켜 광원(12)의 효율을 극대화 시키는 기능을 수행하는 리플렉터(Reflector)(13)와, 도광판(11) 아랫면으로 빠져 나오는 빛을 다시 반사시켜 도광판(11) 내로 돌려보내는 기능을 수행하는 반사판(Reflector Sheet)(14)과, 도트 패턴이 육안으로 식별되는 것을 방지하도록 도광판(11)의 상면에 위치하며 도광판(11) 표면으로부터 일정한 방향으로 빠져 나오는 빛을 산란시켜 도광판(11) 표면 전반에 걸쳐 골고루 퍼지도록 하는 기능을 수행하는 확산시트(Diffuser Sheet)(15)와, 확산시트(15)에서 나오는 빛을 굴절, 집광시켜 백라이트 표면의 휘도를 상승시키는 기능을 수행하는 프리즘 시트(Prism Sheet)(16, 17) 등으로 구성된다.
이와 같이 구성된 면 광원장치의 동작과정을 상세하게 설명하면, 도광판(11)의 측면에 위치한 광원(12)에서의 직접광과 리플렉터(13)로 반사된 반사광이 도광판 입사면(11a)을 통하여 도광판(11) 내부로 입사되며, 입사된 광은 반사판(14)과 마주하고 있는 도광판 배면(11b)에 형성된 광산란을 위한 도트 패턴(11d)과 부딪히며 산란, 반사하여 입사각이 임계각 이하가 되는 성분을 증대시켜 도광판 출사면(11c)으로 광출사를 촉진시킨다.
도광판 출사면(11c)으로 출사된 광은 확산시트(15)에 의해 산란된 광의 불균일성이 완화되어 도트 패턴(11d)이 육안으로 식별되는 것을 방지하며, 확산시트(15) 상부에 위치한 프리즘 시트(16, 17)를 통해 상하, 좌우 방향으로 빛을 모아 정면 휘도를 높이게 된다.
통상적으로 도광판 배면(11b)에 위치한 도트 패턴(11d)의 형성 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 Y-Y' 방향으로 패턴의 면적비를 n차 함수로 구성, 적용하여 광원(12)에서 멀어짐에 따라 일정 비율로 도트 패턴(11d)의 면적비를 증가시켜 이에 따른 산란 및 반사의 양도 상대적으로 증가하도록 하였다.
실제로 도트 패턴(11d)에 의해 산란되는 빛의 휘도는 도트 패턴(11d)의 면적과 광원(12)에서 도광판 입사면(11a)을 통하여 입사된 광의 강도의 곱에 비례하기 때문에 광원(12)에서 멀어짐에 따라 도트 패턴(11d)의 면적비가 증가하도록 설계한다. 도 3에서는 실제 도광판(11)에서의 도트 패턴(11d)의 면적비 설계방법을 나타내고 있으며, 도트 패턴(11d)의 사이즈 및 피치(P)의 변화를 보여주고 있다.
이러한 도트 패턴(11d)은 원형, 타원형, 마름모, 정사각형 등의 일정한 모양을 가지고, 그 형성방법으로는 스크린 인쇄로서 광산란 잉크 패턴을 형성시키는 방법이 가장 많이 사용되며 사출시 전사필름을 사용하거나 금형에 직접 요철면을 가공하여 사출하는 방법, 사출된 도광판(11)에 직접 광산란 패턴을 가공하는 방법 등이 있다.
기존 도트 패턴(11d)의 경우 피치를 일정하게 유지하면서 도트 패턴(11d)의 크기가 변화되므로 피치의 간격차가 커진다. 예를 들어 14인치 인쇄방식 패턴의 경우 피치 0.95mm로 일정하며 원형 패턴의 크기가 0.3mm에서 0.8mm로 변화되므로 피치편차는 0.65mm에서 0.15mm로 변화된다.
이러한 피치변화로 인해 빛의 중첩이 충분하지 못하게 되어 휘도 불균일 영역이 증대되는 문제가 발생되었고, 광의 불균일성을 완화하고 패턴이 육안으로 식별되는 것을 방지하기 위해 확산시트(15)가 필요하게 되어 광 손실이 많은 확산시트(15)에 의해 빛의 손실이 발생되는 문제점을 가지고 있었으며, 패턴크기와 피치의 주기적 간섭으로 모아레 불량이 야기되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 도광판 하부면에 부위별 빛의 밝기를 조절하기 위하여 배열하는 도트 패턴의 각 중심치를 일정범위 내에서 디더링시켜 설계함으로써, 휘도 균일도와 외관품질 문제를 해결할 수 있도록 하는 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 디더링을 이용하여 설계되는 도트 패턴의 크기를 미세하게 구성함으로써, 도트 패턴이 육안으로 식별되는 것을 방지하기 위해 사용되는 확산 시트를 제거할 수 있으며, 확산 시트 사용시에는 광 중첩성을 더욱 향상시킬 수 있는 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법을 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법은, 도광판 측면에 위치한 광원의 거리에 따라 패턴의 크기가 변화하고 패턴간 거리를 점차 조밀하게 변화시킨 백라이트 유닛의 도광판에 있어서, 도광판상의 각 도트 패턴 사이의 거리와 패턴의 크기를 고려하여 각 패턴별 최대이동거리를 산출하는 제 1 과정과, 도광판상의 각 도트 패턴이 제 1 과정에서 산출한 패턴 최대이동거리의 60% 이내에서 랜덤하게 형성되도록 디더링처리하는 제 2 과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상술한 도광판상의 각 도트 패턴의 크기는 광원에서 멀어질수록 점차 커지며, 도광판상의 각 도트 패턴의 간격은 광원에서 멀어질수록 점차 조밀해지도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 각 도트 패턴의 크기는, 300∼700μm의 일반적인 패턴 또는 30∼70μm의 미세패턴으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 도트 패턴은 스크린 인쇄방법 또는 성형용 금형에 의한 사출방법을 통해 형성하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법을 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 전술한 도 1의 사이드 라이트형 면 광원장치의 구성요소를 참조하여 설명하며, 각 구성 요소의 설명은 전술한 설명과 동일하므로 여기에서의 설명은 생략하고 도광판의 패턴의 특징에 대하여 중점적으로 설명한다.
본 발명에 따른 도광판의 패턴을 설계할 때에는, 우선적으로 도광판(11) 상의 각 도트 패턴(11d) 사이의 거리와 패턴의 크기를 고려하여 각 패턴별 최대이동거리를 산출한다. 즉, 형성할 상하좌우에 위치한 각각의 도트 패턴(11d) 사이의 거리와 크기를 참조하여 각 도트 패턴(11d)이 이동할 수 있는 거리가 어느정도 되는지를 산출하는 것이다.
각 패턴별 최대이동거리를 산출한 이후에는, 도광판(11)상의 각 도트 패턴(11d)이 산출한 패턴 최대이동거리의 60% 이내에서 랜덤하게 형성되도록 디더링처리한다. 즉, 산출한 패턴 최대이동거리의 일정 범위 이내에서 각 도트 패턴(11d)이 자유롭게 이동할 수 있도록 형성하는 것이다.
이와 같은 디더링을 이용하여 도광판(11) 상의 각 도트 패턴(11d)을 형성하면, 인위적으로 배열한 종래의 도트 패턴을 적용한 기존의 제품보다 광산란 중첩성이 우수하게 되어 휘도 불균일 영역이 나타나지 않도록 할 수 있음은 물론 모아레 불량을 제거할 수 있고, 300∼700μm의 일반적인 패턴은 물론, 30∼70μm의 미세패턴으로 형성할 수 있기 때문에 도트 패턴(11d)이 육안으로 식별되는 것을 방지하기 위해 사용되었던 확산시트(15)를 제거할 수 있으며, 확산시트(15)를 사용할 경우에는 광 중첩성을 더욱 더 향상시킬 수 있게 된다.
도 4는 충분한 광 중첩성을 얻기 위해 도광판 배면(11b)에 미세패턴이 형성된 모습으로 패턴크기, 피치가 광원(12)에서의 거리에 따라 변화되며 디더링된 형상을 보여준다. 이러한 미세패턴은 에칭, 샌드블라스터 방식으로 금형으로 가공하여도 되며 전사필름을 사용하여 금형에 부착하여도 무방하다.
또한, 도 4는 미세한 도트 패턴(11d)이 광원(12)에서 멀어짐에 따라 패턴의 크기, 평균피치, 디더링 범위가 변화되면서 패턴 면적률이 증가되고 있음을 보여주고 있다. 즉, 도면상의 'A' 부분은 광원(12)에서 가까운 거리의 도트 패턴(11d)을 나타낸 것이고, 'B' 부분은 광원(12)에서 먼 거리의 도트 패턴(11d)을 나타낸 것으로서, 도트 패턴(11d)이 광원(12)에서 멀어짐에 따라 패턴의 크기가 커지고, 평균피치와 디더링 범위가 줄어듦을 볼 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 사이드 라이트형 면 광원장치에 사용되는 도광판(11)의 일반적인 두께를 보여주고 있으며, 패턴이 없는 경우 광이 도광판 입사면(11a)으로 입사 후 광원(12)에서 멀어짐에 따라 반사거리가 짧아져 도광판 출사면(11c)쪽으로 휘도가 점점 증가되는 것을 보여주고 있다.
도 6은 본 발명에 따라 도광판 상에 형성되는 미세패턴의 크기와 피치를 설명하기 위한 도면으로서, 패턴은 휘도 불균일 영역을 완화시켜 주는 역할을 수행하며 패턴의 크기 변화는 Y-Y' 구간의 휘도 균일도를 고려하여 광원에서 멀어질수록 증가하도록 n차 함수로 형성시키며 실질적인 범위는 30∼70μm이나 미세할수록 더욱 균일한 휘도분포를 얻을 수 있다. 피치(P) 변화는 광원(12)에서 멀어질수록 n차 함수에 의해 변화되나 도광판(11) 두께에 비례하여 형성시켜도 무방하다. 패턴의 크기가 30∼70μm로 변화될 때 실질적인 피치는 70∼45μm이다. 이렇게 생성된 패턴은 광 중첩성을 더욱 향상시키고 모아레 간섭을 제거하기 위해 피치를 불규칙하게 디더링시킨다.
도 7은 본 발명에 따른 도광판 패턴 설계시 사용되는 디더링 처리를 설명하기 위한 도면으로서, 'C', 'D' 부분은 디더링을 적용하기 이전 광원(12)에서의 거리에 따른 패턴 크기와 피치가 변화되는 것을 나타내는 부분이며, 'E', 'F' 부분은 x, y 좌표의 일정 범위에서 피치가 랜덤처리된 것을 나타낸 부분이다.
디더링 처리에 있어서, Y-Y'에서의 광산란 패턴의 최대크기, 최소피치(P)를 고려하여 패턴이 중첩되지 않는 최대이동거리를 산출한 후, 최대이동거리의 60%를 넘지 않는 범위 이내에서 각 패턴을 디더링 처리하여야 한다. 이때, 각 패턴의 디더링 처리시 최대이동거리의 60% 이내에서 수행하는 이유는 디더링 범위가 최대이동거리의 60%를 초과하는 경우 공극(패턴과 패턴 사이의 빈 공간)이 증대되어 광중첩성을 저하시켜 불균일 휘도영역을 발생시키기 때문이다.
또한, 디더링 처리는 광원(12)에서 멀어질수록 n차 함수를 적용하여 피치변화와 비례하게 변화시켜도 되며, 도광판(11)의 전 영역에 걸쳐 최대이동거리의 40∼15% 범위에서 일정하게 난수를 발생시켜 디더링 처리하여도 무방하다.
이상에서와 같이 본 발명의 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법에 따르면, 도광판 배면에 형성된 패턴을 미세 광산란 패턴으로 처리하고, 피치 간격이 광원의 거리에 따라 모두 변화되고 피치를 일정범위 내에서 디더링처리하기 때문에 인위적 배열방식인 기존의 제품보다 광산란 중첩성이 우수하여 휘도 불균일 영역을 해소할 수 있고, 패턴이 육안으로 식별되는 것을 방지하기 위해 사용되었던 확산시트를 제거할 수 있고, 확산시트 사용시 광 중첩성을 더욱 향상시키며, 피치가 일정범위에서 디더링 처리되어 모아레 불량을 제거할 수 있는 효과가 있다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 사이드 라이트(side light)형 면 광원장치를 나타낸 분해 사시도,
도 2는 도 1의 Y-Y'면 단면도,
도 3은 종래의 사이드 라이트형 면 광원장치의 도광판에 형성되는 도트 패턴을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따라 설계된 도광판의 미세패턴의 디더링된 형상을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 사이드 라이트형 면 광원장치에 사용되는 도광판의 일반적인 두께를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따라 도광판 상에 형성되는 미세패턴의 크기와 피치를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 도광판 패턴 설계시 사용되는 디더링 처리를 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 도광판 12 : 광원
13 : 리플렉터 14 : 반사판
15 : 확산시트 16, 17 : 프리즘 시트

Claims (7)

  1. 도광판 측면에 위치한 광원의 거리에 따라 패턴의 크기가 변화하고 패턴간 거리를 점차 조밀하게 변화시킨 백라이트 유닛의 도광판에 있어서,
    상기 도광판상의 각 도트 패턴 사이의 거리와 패턴의 크기를 고려하여 각 패턴별 최대이동거리를 산출하는 제 1 과정; 및
    상기 도광판상의 각 도트 패턴이 상기 제 1 과정에서 산출한 패턴 최대이동거리의 60% 이내에서 랜덤하게 형성되도록 디더링처리하는 제 2 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판상의 각 도트 패턴의 크기는,
    상기 광원에서 멀어질수록 점차 커지는 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판상의 각 도트 패턴의 간격은,
    상기 광원에서 멀어질수록 점차 조밀해지는 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 도트 패턴의 크기는,
    300∼700μm의 일반적인 패턴인 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 도트 패턴의 크기는,
    30∼70μm의 미세패턴인 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 도트 패턴은,
    스크린 인쇄방법을 통해 형성됨을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 도트 패턴은,
    성형용 금형에 의한 사출방법을 통해 형성됨을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴 설계방법.
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KR1020040002245A KR20050074037A (ko) 2004-01-13 2004-01-13 엘시디용 백라이트 유닛의 디더링을 이용한 도광판 패턴설계방법

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100662645B1 (ko) * 2005-09-22 2006-12-28 엔 하이테크 주식회사 프리즘 및 조밀도가 조절된 도트가 형성된 도광판을 구비한백라이트유닛
US8328407B2 (en) 2009-12-31 2012-12-11 Samsung Display Co., Ltd. Light guide plate, display apparatus having the same, and method of manufacturing the same
KR101230779B1 (ko) * 2011-05-13 2013-02-06 세이렌가부시끼가이샤 도광판, 면광원 장치, 투과형 화상 표시 장치, 도광판용 배광 패턴의 설계 방법, 및 도광판의 제조방법
KR20140064183A (ko) * 2012-11-19 2014-05-28 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 모듈

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