KR20070042860A - Light guide panel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선광원 또는 점광원을 광원으로 사용하는 도광판의 바닥면에서 정반사하는 반사 패턴을 가지는 고휘도 도광판을 제공하기 위한 것으로서, 또한 같은 반사 방법의 도광판 바를 별도 사용하여 점광원을 균일한 면광원으로 변화 출사시켜 이를 광원으로 도광판에 입사하여, 더욱 균등한 고휘도 액정표시장치를 제공한다.The present invention is to provide a high-brightness light guide plate having a reflection pattern that is specularly reflected from the bottom surface of the light guide plate using a line light source or a point light source as a light source, and further uses a light guide plate bar of the same reflection method as a uniform surface light source The change-out and incident the light guide plate as a light source provide a more uniform high brightness liquid crystal display device.
도광판, 정반사, 경사면, V형 돌출 Light guide plate, Specular reflection, Inclined surface, V-shaped protrusion
Description
도 1은 종래의 백라이트 유닛의 분해도,1 is an exploded view of a conventional backlight unit;
도 2 내지 도 4는 도광판에서의 빛의 성질을 설명하기 위한 도면2 to 4 are diagrams for explaining the properties of light in the light guide plate
도 5는 빛의 굴절에 관한 도면,5 is a view of refraction of light,
도 6은 도광판 내에 입사되는 빛의 굴절을 3차원으로 해석한 것,6 is a three-dimensional analysis of the refraction of light incident in the light guide plate,
도 8 내지 도 11은 본 발명의 정반사 이론을 설명하기 위한 도면들,8 to 11 are views for explaining the specular reflection theory of the present invention,
도 12는 본 발명의 반사패턴에 대한 기본 이론을 설명하기 위한 도면들,12 is a view for explaining the basic theory of the reflection pattern of the present invention,
도 13 내지 도 21은 본 발명에 의한 각종 실시례들을 설명한 도면들.13 to 21 illustrate various embodiments of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100 : 도광판 110 : 상부면100: light guide plate 110: upper surface
120 : 바닥면 121 : V형 돌출부120: bottom 121: V-shaped protrusion
122 : 정반사용 경사면122: slope for surface use
200 : 도광판 바200: light guide plate bar
본 발명은 도광판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원으로부터 입사되는 빛의 반사효율 및 반사각을 개선한 고휘도의 도광판에 관한 것이다.The present invention relates to a light guide plate, and more particularly, to a high brightness light guide plate having improved reflection efficiency and reflection angle of light incident from a light source.
일반적으로 도광판은 선광원 또는 점광원에서 출발한 빛을 면광원으로 전환시키는 과정에서 빛의 양과 질(광의 출사시 분산각도, 직접투과광, 확산반사광)을 결정하는 중요한 요소로 알려져 있다. 예컨데 도광판은 액정디스플레이(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라고 한다.), 평판디스플레이(Flat Panel Display)에 적용되는 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 구성하는 핵심요소이다.In general, the light guide plate is known as an important factor in determining the quantity and quality of light (diffusion angle, direct transmission light, diffuse reflection light) in the process of converting light from a linear or point light source into a surface light source. For example, a light guide plate is a key component of a backlight unit applied to a liquid crystal display ("LCD") and a flat panel display.
백라이트 유닛을 구성하는 방식은 광원의 위치에 따라 크게 광투과면 바로 아래에 광원을 위치시켜 면발광이 가능하도록 한 직하방식과, 도광판의 측면에 광원을 위치시켜 도광판의 바닥면에서 확산반사 및 정반사하여 면 발광하게 하는 두가지 방식으로 구분될 수 있다.The backlight unit is composed of a direct method in which the light source is placed directly under the light transmitting surface according to the position of the light source to enable surface light emission, and a diffuse reflection and specular reflection at the bottom surface of the light guide plate by placing the light source on the side of the light guide plate. It can be divided into two ways to make the surface light emitting.
도 1은 종래 기술에 의한 측면 광원에 의한 백라이트 유닛의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a backlight unit using a side light source according to the prior art.
백라이트 유닛은 프리즘시트(2,3), 확산시트(4), 반사시트(7), 측면에 위치하는 광원(5), 광원 카바(6), 도광판(8)으로 구성된다. 도 1에서 부호 1은 보호시트이다.The backlight unit includes a
일반적인 도광판(8)은 광투과율이 좋은 아크릴 수지, 폴리카보네이트 등을 이용하여 광원에서 발산되는 광을 받아들여 바닥면의 인쇄 또는 요철 가공 등에 의하여 확산 반사하여 광의 경로를 도광판 상부면(즉, 출사면)으로 출사시켜 면광원을 구성하게 된다. The general
반사시트(7)는 바닥면 아래로 빠져 나오는 빛을 다시 반사시켜 도광판(8) 내로 돌려보내는 기능을 수행한다.The
확산시트(4)는 도광판(8) 전면에서 투과되어 나오는 빛을 확산시켜 도광판 전면에 골고루 퍼지도록 하는 기능을 일차적으로 담당한다.The
확산시트(4)에서 골고루 퍼져 나오는 빛을 프리즘시트(2,3)에서 평판디스플레이의 목적에 맞게 빛을 굴절 및 집광하여 백라이트 표면에서 최종적으로 균일한 각도와 휘도로 빛이 발산될 수 있도록 한다.The light evenly spread from the
도광판 제조 기술은 크게 두가지이며, 하나는 바닥면에 반사재질의 무늬를 갖는 스크린 인쇄 방식과, 다른 하나는 미세한 거칠기를 갖는 요철을 주는 V형 홈 컷팅 방식이다.The light guide plate manufacturing technology is largely two, one is a screen printing method having a pattern of reflective material on the bottom surface, and the other is a V-shaped groove cutting method giving irregularities having fine roughness.
스크린 인쇄 방식은 오래된 방식으로 생산비가 낮으며 대량 생산할 수 있는 장점으로 인하여 현재까지도 발전하여 사용되는 기법이다. 단점으로는 도광판 휘도를 높이기에는 한계가 있다는 점이다. 최근 별도 필름에 반사소재를 인쇄, 부식, 엠보싱 효과를 주어 도광판 밑면에 접착시켜 휘도를 높이고 균일하게 하는 발전은 이루었지만 V형 홈 컷팅만큼의 휘도를 높이지는 못하였다.The screen printing method is an old method and has a low production cost and is a technique that has been developed and used to this day because of its advantages of mass production. Disadvantage is that there is a limit to increase the light guide plate brightness. Recently, the reflective film is printed, corroded, and embossed on a separate film, thereby adhering to the bottom of the light guide plate, thereby improving brightness and uniformity, but failing to increase brightness as much as V-type groove cutting.
V형 홈 컷팅 방식은 삭각의 깊이, 각도 배열, 컷팅 방식에 따라 상당한 발전 과 효율이 향상되었으며, 특히 컷팅 방식은 다이아몬드 날 컷팅에서 레이저 컷팅으로 발전되면서 깊이, 배열의 정확성, 미세한 입자 등이 가능하여 확산반사의 효율을 극대화하였다. The V-shaped groove cutting method has a considerable improvement and efficiency according to the depth of cut, the angular arrangement, and the cutting method.In particular, the cutting method has been developed from diamond blade cutting to laser cutting to enable depth, alignment accuracy, and fine grains. The efficiency of diffuse reflection was maximized.
그러나 이와 같은 종래 기술의 도광판은 고휘도에 대한 욕구를 여전히 만족시키지 못하고 있는 실정이다.However, the light guide plate of the prior art still does not satisfy the desire for high brightness.
종래 기술에서 고휘도를 구현할 수 없는 근본적인 문제점 중 하나는 종래 기술의 도광판은 바닥 반사패턴에서 확산반사되어진 광 중에서 일부분만 도광판 상부면으로 투과되어 면광원으로 활용되기 때문이다. 여기서 일부분이란 램프광원 전체 부분에서 손실되고 남은 약 60%정도로 알려져 있다. 손실되어진 광량은 대략적으로 다음과 같다.One of the fundamental problems of not being able to realize high brightness in the prior art is that the light guide plate of the prior art is used as a surface light source because only a part of light diffused and reflected in the bottom reflection pattern is transmitted to the top surface of the light guide plate. Here, a part is known to be about 60% remaining from the entire part of the lamp light source. The amount of light lost is approximately as follows.
(1) 아크릴의 광투과율에 따른 흡수, 소멸, 전반사 및 빛의 이론으로 설명되지 않는 미세한 양(1) fine amounts not explained by the theory of absorption, annihilation, total reflection and light according to the light transmittance of acrylic
(2) 광원카바에서 잔류하는 양(2) the amount remaining in the light source cover
(3) 도광판에 입사되어진 광 중에서 수평 및 수평에 가까운 각도로 입사되어진 광(이하 "수평광"이라 칭한다.)(아크릴의 굴절율 1.49의 영향으로 공기중에서 아크릴에 빛이 입사될 때 임계각 42.1° 내에서 입사하게 되고 그 빛은 수평방향으로 상당히 많이 굴절하게 된다.)(3) Among the light incident on the light guide plate, light incident at a horizontal and near horizontal angle (hereinafter referred to as "horizontal light") (within the influence of acrylic refractive index 1.49, within the critical angle of 42.1 ° when light is incident on acrylic in the air) And the light is refracted considerably in the horizontal direction.)
(4) 도광판의 바닥면에서 정반사보다 확산 반사가 대부분인 관계로 확산 반사에 의한 빛에너지 감소량(4) The amount of light energy reduction due to diffuse reflection because the diffuse reflection is more than the specular reflection at the bottom of the light guide plate.
(5) 반사 패턴면에 늦게 도달하거나 도달되지 않고 도광판 내에서 연속적 반 사로 빛 에너지가 소멸되는 양.(5) The amount of light energy dissipated by continuous reflection in the light guide plate with or without reaching the reflective pattern plane late.
(6) 도광판에서 출사된 빛이 액정표시장치에 사용되기 위하여 확산시트 및 프리즘시트를 거쳐 집광되기까지의 손실(6) Loss until light emitted from the light guide plate is collected through a diffusion sheet and a prism sheet for use in a liquid crystal display
상기와 같은 빛의 손실 중 바닥면에서 확산반사에 의하여 소실되는 빛의 양이 많은 부분을 차지하며, 또한 확산반사된 빛 중 면광원으로 활용되지 못하고 소멸되는 양이 많은 구조적인 문제점을 안고 있다.The loss of light as described above occupies a large portion of the amount of light lost by the diffuse reflection on the bottom surface, and also has a structural problem that is not utilized as a surface light source of the diffusely reflected light, the amount is lost.
도 2 및 도 3은 종래의 도광판(8)의 바닥면에 마련된 반사패턴(S)에 의하여 빛이 도광판(8) 내부에서 확산반사되는 상태를 도시한 것이다.2 and 3 illustrate a state in which light is diffusely reflected in the
도 2에 도시된 바와 같이, 바닥면에서 확산반사하여 상부면으로 출사를 유도하는 과정에서 많은 양의 빛이 출사되지 못하고 재반사되어 급격히 빛에너지를 잃어버린다. 사람의 눈으로는 반사패턴이 밝게 인지되고 있으나 실제로는 확산된 빛의 수직방향으로 84.2°(42.1° + 42.1°) 이내의 각을 갖는 빛만 출사되고 그 이외의 각을 가지는 빛은 아크릴의 굴절률로 인하여 도광판(8) 내에 잔류하여 재반사되어 다른 반사패턴에서 또다시 확산반사되며, 이 과정을 되풀이하면서 빛 에너지가 급격히 감소하게 된다.As shown in FIG. 2, in the process of inducing diffusion to the top surface by diffuse reflection from the bottom surface, a large amount of light is not emitted and is re-reflected to rapidly lose light energy. Although the reflection pattern is brightly recognized by the human eye, only light with an angle within 84.2 ° (42.1 ° + 42.1 °) is emitted in the vertical direction of the diffused light, and light with other angles is the refractive index of acrylic. As a result, it remains in the
한편 수직방향으로 84.2° 이내의 각으로 출사된 빛 중에서 도광판 상부면에 수직한 수직선을 중심으로 좌우 20°, 즉 내부각이 40°이내의 각을 유지하는 빛만이 강한 에너지를 가지며, 나머지 출사되는 빛 중에서 내부각이 40°~84.2°를 유지하는 빛은 약한 에너지를 가져 유용하게 활용되지 못한다.On the other hand, among the light emitted at an angle of less than 84.2 ° in the vertical direction, only light having a left angle of 20 ° around the vertical line perpendicular to the upper surface of the light guide plate, that is, an internal angle of 40 ° or less has strong energy, and the remaining light is emitted. Among the lights, light whose internal angle is 40 ° ~ 84.2 ° has weak energy and is not useful.
이러한 현상의 검증은 매우 손쉽게 수행될 수 있다.Verification of this phenomenon can be performed very easily.
즉 도 4에 나타낸 바와 같이, 바닥면에 짧은 1자형의 V자형 홈 컷팅(G) 후 단일 적색 직선광을 주사하여 컷팅부(G) 상층에서 육안 또는 백색판(W)으로 확인하면 약 40°이내로 출사된 빛만이 투영되고, 그 이상의 각을 가지는 빛은 강도가 약하거나, 또는 도광판의 수평각도 가까이 출시되거나, 많은 양이 도광판 내에 재반사되어 면광원으로 사용되지 못하는 것을 확인할 수 있다.That is, as shown in Figure 4, after scanning a single red linear light after the short one-shaped V-shaped groove cut (G) on the bottom surface is about 40 ° when viewed with the naked eye or white plate (W) in the upper portion of the cutting portion (G) It can be seen that only the light emitted within is projected, and light having an angle greater than that is weak in intensity, is released close to the horizontal angle of the light guide plate, or a large amount of light is reflected back into the light guide plate and thus cannot be used as a surface light source.
또한 종래의 도광판(8)은 반사패턴 하부로도 확산반사됨으로써 반사시트(7)에서 재반사되어 도광판에 입사되는 과정에서 많은 손실이 발생하는 문제점이 있다. 이는 반사시트의 유무, 반사시트의 종류에 따라 상부층 밝기가 다르게 측정되는 것 등으로 충분히 확인될 수 있는 것이다.In addition, the conventional
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도광판 내부에서 확산반사를 방지하고 이에 따른 빛에너지 소멸에 의한 손실이 최소한으로 이루어지도록, 입사된 빛을 도광판의 상부면(출사면)으로 수직 또는 수직에 가깝게 정반사시킴으로써 최대한 많은 양의 빛을 출사시킬 수 있고 높은 빛 에너지를 갖는 고휘도, 고효율 도광판을 구현하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to prevent the diffuse reflection inside the light guide plate, so that the loss due to the light energy dissipation is made to the minimum, the upper surface (light emitting surface) of the light guide plate This method aims to realize a high brightness, high efficiency light guiding plate which can emit as much light as possible by being specularly reflected vertically or close to vertical.
즉 종래의 미세한 거칠기를 갖는 V형 홈 등과 같이 확산반사를 유도하기 보다는 오히려 정반사가 일어나도록 반사 구조를 변화시켜 도광판 내부로 입사되는 광을 최대한 정반사시키도록 하는 것이다.In other words, rather than inducing diffuse reflection, such as a V-shaped groove having a conventional fine roughness, the reflection structure is changed so that specular reflection occurs so that the light incident into the light guide plate is reflected as much as possible.
그리고 점광원의 사용시 본 발명의 도광판을 별도의 도광판 바로 활용하여 점광원을 선광원 및 면광원으로 변화시켜 광원으로 사용하는 균일한 고휘도 도광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a uniform high-brightness light guide plate using the light guide plate of the present invention as a light source by utilizing a light guide plate of the present invention by converting the point light source into a line light source and a surface light source.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 입사되는 광원에 대하여 직각방향으로 길게 형성되는 정반사용 경사면이 도광판의 바닥면에 광원의 입사 방향을 따라 복수로 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that a plurality of regular reflection inclined surface formed in a direction perpendicular to the incident light source is formed on the bottom surface of the light guide plate along the direction of incidence of the light source.
정반사용 경사면이란, 난반사를 최대한 억제하며 정반사를 최대화할 수 있도록 처리된 경사면을 말하며, 본 발명에서는, 적어도 일면에 정반사용 경사면이 형성된 V형 돌출부와, 45°의 기울기를 가지는 정반사용 경사면에 의하여 구현된다.The specular inclined surface refers to an inclined surface processed to minimize diffuse reflection and maximize specular reflection. In the present invention, at least one surface is formed by a V-shaped protrusion having a specular inclined surface and a specular inclined surface having an inclination of 45 °. Is implemented.
상기 및 이하에서 도광판의 의미는 좁은 의미의 도광판은 물론이며, 넓은 의미로서 도광판 바로 활용되는 도광판, 혹은 도광판에 도광판 바가 부착된 도광판 조립체를 의미하기도 한다. 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 기술자라면 도광판, 도광판 바, 도광판 조립체 어느 것이나 본 발명의 기본적인 개념을 적용함에 있어 아무런 문제가 없을 것으로 이해된다.The light guide plate in the above and hereinafter means a light guide plate having a narrow meaning, as well as a light guide plate utilized as a light guide plate, or a light guide plate assembly having a light guide plate bar attached to the light guide plate. It will be understood by those skilled in the art that the light guide plate, the light guide plate bar, or the light guide plate assembly have no problem in applying the basic concept of the present invention.
먼저 본 발명에서는 상술한 바와 같이 도광판의 구조를 변경하여 고휘도를 달성하는데 그 목적이 있으므로, 이를 위하여 기존의 도광판과 관련되어 알려진 빛 에 관한 이론들을 먼저 설명하기로 한다.First, in the present invention, since the purpose of achieving a high brightness by changing the structure of the light guide plate as described above, for this purpose will be first described the theory about the light associated with the existing light guide plate.
광원에서 출발하여 도광판(100, 아크릴) 내부로 입사되는 광의 입사각(θ1)과 굴절각(θ2)은 도 5와 같은 관계를 가지게 된다.The incident angle θ1 and the refraction angle θ2 of light incident from the light source and entering the light guide plate 100 (acrylic) have a relationship as shown in FIG. 5.
이때 매질 n1은 공기의 굴절율(1)이며, n2는 아크릴의 굴절율(1.49)이다.The medium n1 is the refractive index of air (1) and n2 is the refractive index of acrylic (1.49).
그리고 이때의 상대굴절율은 1.49/1이다.In this case, the relative refractive index is 1.49 / 1.
물론 아크릴 내에서 공기중으로 출사될 때의 굴절각은 상대굴절율이 1/1.49이므로, 입사각과 굴절각의 관계는 도 5의 표와 반대로 나타난다.Of course, since the relative refractive index is 1 / 1.49 when the refractive angle is emitted into the air in the acrylic, the relationship between the incident angle and the refractive angle is reversed from the table of FIG. 5.
여기서 공기중에서 아크릴 내부로 입사될 때, 입사각이 90°이면 이때 아크릴은 임계각 42.1°가 된다.(이하에서는 경우에 따라 42.1°를 42°로 표기하기도 한다.)Here, when incident into the acrylic in the air, if the angle of incidence is 90 °, then the acrylic becomes the critical angle of 42.1 ° (hereinafter, 42.1 ° is sometimes referred to as 42 °).
그리고 입사각이 73.5°이상인 경우 굴절각이 40°이상으로 되며, 이러한 입사각을 가지는 빛의 유효성분은 극히 미미하므로 이하에서는 경우에 따라 무시하기로 한다.When the incident angle is 73.5 ° or more, the refraction angle is 40 ° or more, and the effective component of light having such an incident angle is extremely insignificant.
도 6의 (a)와 같이 측면광원에서 출발한 빛은 도광판(아크릴) 내부로 입사되는 순간 아크릴의 굴절율에 의하여 x축, y축, z축의 3성분의 방향성을 가지는 굴절이 발생하게 된다.As shown in (a) of FIG. 6, the light starting from the side light source causes the refraction of three components of the x-axis, the y-axis, and the z-axis to be caused by the refractive index of the acryl when the light enters the light guide plate (acrylic).
한편, 상기 및 하기에서 특별한 언급이 없다면 빛의 입사방향이란 도 6과 같은 경우에서 x방향을 호칭하는 것이다.On the other hand, unless otherwise mentioned in the above and below, the incident direction of light refers to the x direction in the case as shown in FIG.
이를 다시 도 6의 (b),(c),(d)와 같이 xz단면, xy단면, yz단면으로 나누어 살펴본다. 각 도면의 우측에 표시된 그래프는 굴절각에 따른 광 벡터량 분포도이다.This is again divided into xz cross section, xy cross section, yz cross section as shown in (b), (c), (d) of FIG. The graph displayed on the right side of each drawing is a light vector amount distribution chart according to the refraction angle.
도 6의 (b)에서 xz단면의 경우 입사광은 0°~ 90° 모두 진입할 수 있지만, 전반사 영향으로 각의 크기에 따라 진입량의 차이가 나고, 0°에서 90°로 갈수록 진입량이 적어지게 된다. 그리고 아크릴 내부로 진입된 빛은 아크릴의 굴절율에 의하여 0°~ 42.1°이내의 각을 가지게 된다.In the case of xz cross section in FIG. 6 (b), incident light may enter both 0 ° and 90 °, but due to total reflection, there is a difference in entry amount depending on the size of the angle, and the entrance amount decreases from 0 ° to 90 °. do. Light entering the acrylic has an angle within 0 ° to 42.1 ° due to the refractive index of the acrylic.
한편, 이와 같이 아크릴 내부로 진입된 빛이 도광판의 상부면으로 출사될 경우 출사시 각은 도광판의 상부면에 수직인 법선에 대하여 47.9°~90°가 되며, 이는 모두 아크릴 임계각 42.1°보다 크므로, 외부로 출사될 수 없고 모두 전반사된다.On the other hand, when the light entered into the acrylic is emitted to the upper surface of the light guide plate, the emission angle is 47.9 ° ~ 90 ° with respect to the normal perpendicular to the upper surface of the light guide plate, all of which is greater than the acrylic critical angle 42.1 ° It cannot be emitted outside, and all are totally reflected.
이러한 점은 반사패턴이 없는 투명한 도광판 한면에서만 광원을 조사할 경우 상하부면으로는 전혀 출사되는 빛이 없고 광원의 반대편으로 모두 빠져나가는 것을 보더라도 쉽게 알 수 있다.This point can be easily seen even if the light source is irradiated only on one surface of the transparent light guide plate without the reflection pattern, and no light is emitted from the upper and lower surfaces, and all the light exits to the opposite side of the light source.
도 6의 (c), (d)에서 xy단면, yz단면측에서 보면 모든 빛이 42.1°이내의 각을 가지므로 모두 출사될 수 있는 각도를 가진다. 하지만 이 빛 자체로는 xz단면의 성질을 동시에 가지므로 모든 빛이 측면 상,하면 어느쪽으로도 출사되지 못하고 광원 반대편으로 빠져나가게 된다.In (c) and (d) of FIG. 6, when viewed from the xy cross section and the yz cross section side, all lights have an angle within 42.1 °, and thus all have an angle that can be emitted. However, this light itself has the characteristics of the cross section of xz, so that all the light is emitted from the side and the bottom, and exits to the opposite side of the light source.
따라서 도 6에서 확인되는 바와 같이 도광판 내의 빛은 아래와 같이 일정한 패턴을 가지고 움직임을 알 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 6, the light in the LGP has a constant pattern as shown below.
1) 도광판 내에 입사된 빛은 0°-임계각(42.1°) 이내의 각을 가지고 진행한다.1) Light incident on the light guide plate proceeds with an angle within 0 ° -threshold angle (42.1 °).
2) 도광판 내에 입사된 빛은 0°에서 가까울수록 빛의 에너지가 높아진다.2) The closer the light incident to the light guide plate is at 0 °, the higher the energy of light.
3) 도광판 내에 입사된 빛은 임계각에서 가까울수록 빛의 에너지가 낮아진다.3) The closer the light enters the light guide plate to the critical angle, the lower the energy of the light.
이하 본 발명의 기본 원리들을 설명한다.The basic principles of the present invention are described below.
상기와 같은 패턴을 가지는 빛의 진행을 이용하여 바닥면에 가장 좋은 반사각을 가지는 V형 돌출부를 형성하고, V형 돌출부의 표면 혹은 바닥면 전체에 정반사 처리(정반사용 반사코팅막 처리)를 행함으로써 빛의 정반사를 유도하여 고휘도의 도광판을 구현할 수 있다.By using the propagation of light having the pattern as described above, the V-shaped protrusion having the best reflection angle is formed on the bottom surface, and the light is subjected to the specular reflection treatment (the specular reflective coating film treatment) on the surface or the entire bottom surface of the V-shaped protrusion. By inducing specular reflection of the light guide plate of high brightness can be realized.
먼저 정반사 처리(정반사용 반사코팅막 처리)를 설명한다.First, the specular reflection processing (the specular reflection coating film processing) will be described.
종래의 인쇄 도트 방식이나 V형 홈 컷팅 구조에서의 확산반사나 반사시트 등과 같이 그 매질 자체가 발광하는 것은 그만큼 빛의 손실이 발생하게 된다. 이러한 손실을 없애기 위하여는 도달한 빛 자체를 그대로 정반사하여야 하며, 이를 위하여 거울면 및 반사코팅막 처리가 유용한 방법이다.As the medium itself emits light, such as a diffuse reflection or a reflective sheet in a conventional printing dot method or a V-shaped groove cutting structure, light loss occurs. In order to eliminate such a loss, the reflected light itself must be specularly reflected, and for this purpose, the mirror surface and the reflective coating film treatment are useful methods.
이러한 정반사 처리는 도달한 빛의 전부를 정반사하도록 유도하게 된다. 즉, 정반사용 경사면에 입사된는 빛이 임계각보다 큰 입사각을 가지는 경우에도, 굴절되거나 투과되거나 혹은 난반사됨 없이 모두 정반사되도록 하기 위한 것이다.This specular reflection treatment leads to specular reflection of all the light reached. That is, even when the light incident on the specularly inclined surface has an incident angle greater than the critical angle, all of the specular reflection is performed without being refracted, transmitted, or diffusely reflected.
따라서 본 발명에서 구현되는 V형 돌출부의 표면(또는 도광판의 바닥면의 표 면 전체)에 정반사 처리(정반사용 반사코팅막 처리)를 행하게 되며, 이러한 정반사 처리 방법은 일반적인 거울면 처리 기법인 진공증착법에 의한 알루미늄 증착, 질산은 증착 방법이나 크롬 도금, 백색 반사코팅막 등 여러가지 방법으로 가능할 것이다.Therefore, the specular reflection treatment (the specular reflection coating film treatment) is performed on the surface of the V-shaped protrusion (or the entire surface of the bottom surface of the light guide plate) embodied in the present invention, and the specular reflection treatment method is a vacuum deposition method which is a general mirror surface treatment technique. Aluminum deposition by nitrate, nitric acid may be possible by various methods such as a deposition method, chromium plating, a white reflective coating film.
반사코팅막 처리에는 정반사용 반사코팅막 처리와 난반사용 반사코팅막 처리가 알려져 있으며, 본 발명에 적용되는 기술은 정반사용 반사코팅막 처리에 관한 것이다.The reflection coating film treatment is known as a reflection coating film treatment for specular use and a reflection coating film treatment for diffuse reflection. The technique applied to the present invention relates to a reflection coating film treatment for specular use.
도 7은 선광원이 도광판에 입사되어 0°~ 42°의 각으로 굴절된 후 V형 돌출부에서 반사되는 상태를 보이고 있다.7 illustrates a state in which the linear light source is incident on the light guide plate and refracted at an angle of 0 ° to 42 ° and then reflected from the V-shaped protrusion.
정반사가 발생할 경우 정반사용 경사면에 대하여 빛의 입사각과 빛의 반사각은 서로 동일하게 된다.When specular reflection occurs, the angle of incidence of light and the angle of reflection of light are the same with respect to the surface of the specular use.
도 7의 (a),(b),(c)에서 확인되는 바와 같이 정중앙이 수직으로 반사되도록 V형 돌출부를 구성하기 위하여는 V형 돌출부가 이루는 내각이 111°이어야 하며, 전체 광원이 출사 가능한 V형 돌출부의 내각은 90°~132°이다.As shown in (a), (b), and (c) of FIG. 7, in order to configure the V-shaped protrusion so that the center is reflected vertically, the angle formed by the V-shaped protrusion must be 111 °, and the entire light source can be emitted. The inner angle of the V-shaped protrusion is 90 ° to 132 °.
도 7에서 정반사용 경사면에 입사되는 빛은 점선 형태의 화살표이며, 정반사용 경사면에서 반사되는 빛은 실선 형태의 화살표이다.In FIG. 7, the light incident on the specularly inclined surface is a dotted arrow, and the light reflected on the specularly inclined surface is a solid arrow.
또한 본 실시례에서 V형 돌출부는 도광판의 상부면에 수직인 법선에 대하여 동일한 각도로 벌려진 형태를 이룬다고 가정하였다. 이는 도광판의 양측면에 광원이 위치할 경우 V형 돌출부는 두개의 정반사용 경사면에 의하여 형성되며, 이때 두개의 정반사용 경사면은 도광판의 상부면에 수직인 법선에 대하여 동일한 기울기를 가질 것이기 때문이다.In addition, in the present embodiment, it is assumed that the V-shaped protrusion is formed to be opened at the same angle with respect to a normal perpendicular to the upper surface of the light guide plate. This is because the V-shaped protrusion is formed by two specularly inclined surfaces when the light sources are positioned on both sides of the LGP, and the two specularly inclined surfaces will have the same inclination with respect to a normal perpendicular to the upper surface of the LGP.
그러나 만일 도광판의 일측면에만 광원이 위치할 경우 광원을 정반사하기 위하여 필요한 정반사용 경사면은 오직 하나뿐이다. 즉 V형 돌출부는 기본적으로 두개의 경사면에 의하여 형성되지만, 이때 정반사용 경사면으로서의 의미가 있는 경사면은 오직 한 개의 면이 된다. 그리고 이때 그 정반사용 경사면은 도광판의 상부면에 대하여 수직인 법선에 대하여 일정의 기울기가 필요하게 되며, 도 7에 적용될 경우 그 기울기는 45°~66°이다. 이때 정반사용 경사면으로 활용되지 않는 경사면은 정반사용 경사면으로 활용되는 경사면과 다른 각도를 가질 수 있다.However, if the light source is located only on one side of the light guide plate, there is only one specular inclined surface necessary for specular reflection of the light source. In other words, the V-shaped protrusion is basically formed by two inclined surfaces, but at this time, the inclined surface which is meaningful as a semi-reflective inclined surface becomes only one surface. In this case, the inclined surface used for the specular reflection requires a certain inclination with respect to a normal perpendicular to the upper surface of the light guide plate, and when applied to FIG. 7, the inclination is 45 ° to 66 °. At this time, the inclined surface that is not utilized as the surface reflecting slope may have a different angle from the inclined surface utilized as the surface reflecting slope.
도 8은 광폭이 130°(즉, 130°앵글)인 점광원이 도광판에 입사될 때의 V형 돌출부에서의 반사각을 보이고 있다.Fig. 8 shows the reflection angle at the V-shaped protrusion when a point light source having a wide width of 130 degrees (that is, a 130 degrees angle) is incident on the light guide plate.
점광원은 대체적으로 광폭 130°가 주로 사용되며, 광폭이 130°일때 도광판에 입사되는 광폭은 수평을 기준으로 상부로 65°, 하부로 65°까지의 폭으로 도광판에 입사되며, 이때 발생하는 굴절각은 도 5의 관계에 의하여 -37.5°~0°(수평)~37.5°이다. 이때 상부로 굴절되는 -37.5°~0°의 빛은 상부면에서 전반사되어 다시 0°~37.5°의 빛으로 방향을 바꾸므로, 결과적으로 모든 빛이 도광판 내에서 0°~37.5°의 방향을 가지면서 바닥면을 향하게된다.The point light source generally has a wide width of 130 °, and when the width is 130 °, the light incident on the light guide plate is incident on the light guide plate with a width of 65 ° upward and 65 ° downward with respect to the horizontal. Is -37.5 ° to 0 ° (horizontal) to 37.5 ° according to the relationship in FIG. 5. At this time, -37.5 ° to 0 ° light that is refracted to the top is totally reflected at the top surface and is redirected to 0 ° to 37.5 ° light, so that all the light has a direction of 0 ° to 37.5 ° in the light guide plate. While facing the floor.
따라서 광폭 130°의 점광원은 도광판 내에서 굴절각 0°~37.5°이며, 도 8의 (a), (b), (c)에서 확인되는 바와 같이, 정중앙이 수직으로 반사되도록 V형 돌출부를 구성하기 위하여는 V형 돌출부의 내각이 108.75°이며, 전체 광원이 출사 가능한 V형 돌출부의 내각은 85.5°~132°이다.Therefore, the point light source having a wide width of 130 ° has a refractive angle of 0 ° to 37.5 ° in the light guide plate, and as shown in (a), (b) and (c) of FIG. 8, the V-shaped protrusion is configured so that the center is reflected vertically. In order to achieve this, the inside angle of the V-shaped protrusion is 108.75 °, and the inside angle of the V-shaped protrusion which all the light sources can emit is 85.5 ° to 132 °.
물론 이 경우에도 V형 돌출부 중 오직 하나의 경사면만이 정반사용 경사면으로서 의미가 있을 경우에는, 정반사용 경사면이 도광판 상부면에 수직한 법선에 대하여 42.75°~66°의 기울기를 가지는 경우에 전체 광원의 출사가 가능하게 된다.Of course, even in this case, if only one inclined plane of the V-shaped protrusions is meaningful as a specular inclined plane, the entire light source when the specular inclined plane has an inclination of 42.75 ° to 66 ° with respect to a normal perpendicular to the upper surface of the light guide plate. It is possible to exit.
한편, 수평광인 점광원(광폭이 약0°~10°)일 때 도광판에 입사되어 발생하는 굴절각은 도 5의 관계에 의하여 거의 0°(즉, 수평)이다. 이때 0°의 굴절각을 수직으로 반사하는 V형 돌출부의 내각은 90°이다. 그러나 수평광이 입사될 경우 도 9의 (a)와 같은 V형 돌출부는 필요가 없으며, 이러한 경우에는 도 9의 (b)와 같은 45°의 기울기를 가지는 정반사용 경사면으로 충분하다. 즉 45°의 정반사용 경사면이 계단형태로 돌출높이만큼씩 높아지며, 정반사용 경사면에 대한 입사각(45°)이 도광판의 임계각(42.1°)보다 크므로, 정반사용 경사면의 표면(또는 도광판의 바닥면 전체)에 아무런 정반사용 반사코팅막 처리를 하지 않은 경우에도 모든 빛이 정반사되어 상부면(출사면)으로 수직 출사된다.On the other hand, when the point light source (width is about 0 ° to 10 °) that is horizontal light, the angle of refraction generated by incident on the light guide plate is almost 0 ° (ie, horizontal) according to the relationship of FIG. 5. At this time, the inner angle of the V-shaped protrusion that vertically reflects the refractive angle of 0 ° is 90 °. However, when the horizontal light is incident, the V-shaped protrusion as shown in FIG. 9 (a) is not necessary. In this case, a specularly inclined plane having a 45 ° inclination as shown in FIG. 9 (b) is sufficient. That is, since the 45 ° specular reflection slope is raised by the height of the step in the step shape, and the incident angle (45 °) with respect to the specular reflection slope is larger than the critical angle (42.1 °) of the light guide plate, the surface of the specular reflection slope (or the bottom surface of the light guide plate) All light is specularly reflected and emitted vertically to the upper surface (emission surface) even if no specular reflection coating film treatment is applied to the entire surface.
도광판에서 출사된 빛은 액정표시장치의 입사면 편광시트에 입사된 후 액정표시장치 내부의 모든 구조를 통과한다. 이때 액정표시장치에 유효하게 입사될 수 있는 광폭은 편광시트, 액정, 액정구동장치, 노광인쇄 등의 발전으로 점진적으로 그 효율성이 상승하였다. 최근 도광판 상부 출사면에 프리즘을 성형한 프리즘 도광판 및 프리즘 시트의 경우 약 90°프리즘 각을 주로 사용하며, 이때 최대 집광 출 사각은 약 45°가 된다.The light emitted from the light guide plate is incident on the incident surface polarizing sheet of the liquid crystal display and passes through all the structures inside the liquid crystal display. In this case, the width of light that can be effectively incident on the liquid crystal display device has gradually increased in efficiency due to the development of a polarizing sheet, a liquid crystal, a liquid crystal driving device, and exposure printing. Recently, a prism light guide plate and a prism sheet formed with a prism on an upper exit surface of the light guide plate mainly use about 90 ° prism angle, and the maximum condensing emission square is about 45 °.
최대 출사각 45°에 적합한 V형 돌출부의 내각은, 도 10에 도시된 바와 같이, 118.3°이다.The interior angle of the V-shaped protrusion suitable for the maximum exit angle of 45 ° is 118.3 °, as shown in FIG. 10.
도광판의 두께는 날이 갈수록 빛의 효율성, 완제품 디자인 면에서 유리한 더욱더 얇은 두께를 요구한다. The thickness of the light guide plate requires an ever thinner thickness which is advantageous in terms of light efficiency and finished product design.
예컨데,0.4mm두께의 2인치 도광판에 광폭 130°의 점광원을 광원으로 사용할 때 108.75°의 내각을 가진 V형 돌출부에서 에너지가 강한 빛의 출사폭은 약 0.14mm이다.(도 11의 (a) 참조) 이때 균일한 면광원을 만들려면 그 강한 빛의 출사폭이 2회 이상 중복되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 V형 돌출부의 간격(피치) 0.07mm, 도광판 길이 45mm일 때 V형 돌출부의 개수 약 640개, 최소돌출높이 약 0.006mm, 최대돌출높이 약 0.020mm, 최대돌출높이와 최소돌출높이의 차이 0.014mm, V형 돌출부 각각의 평균 높이 차이 약 0.000022mm가 된다. 이러한 사양은 10nm 단위의 높이 축 가공 정도를 요구하는 금형이므로, 금형 제작 및 양산 과정에서 어려운 작업이 될 수 있다.For example, when a 2-inch light guide plate of 0.4 mm thickness is used as a light source, a 130-degree wide point light source is used as a light source, and the emission width of the energetic light is about 0.14 mm in a V-shaped protrusion having a 108.75-degree internal angle. At this time, in order to make a uniform surface light source, it is desirable to overlap the emission width of the strong light more than two times. For this purpose, when the distance (pitch) of the V-shaped protrusions is 0.07 mm and the light guide plate length is 45 mm, the number of V-shaped protrusions is about 640, the minimum protrusion height is about 0.006 mm, the maximum protrusion height is about 0.020 mm, and the difference between the maximum protrusion height and the minimum protrusion height. The average height difference between each of the 0.014 mm and V-shaped protrusions is about 0.000022 mm. Since the specification is a mold requiring a degree of height axis machining in units of 10 nm, it may be a difficult task in the mold manufacturing and mass production process.
그러므로 액정표시장치의 최대 집광 출사각(예건데 약 45°)까지 활용하는 것이 바람직할 것이다. 도 11의 (b)는 최대 집광 출사각을 이용하는 도광판을 도시한 것이다. 이때 에너지가 강한 빛의 출사 분포 또한 좀더 넓고 고르게 분포시킬 수 있어 면광원의 균일도가 함께 좋아질 수 있다.Therefore, it may be desirable to utilize the maximum condensing emission angle of the liquid crystal display (eg, about 45 °). FIG. 11B illustrates a light guide plate using the maximum condensing emission angle. At this time, the emission distribution of the light with strong energy can be more widely and evenly distributed, so that the uniformity of the surface light source can be improved.
그러므로 빛 에너지를 최대한 활용하고 균일한 면광원을 만들 수 있는 V형 돌출부의 내각은 100°~120°가 적당하며, 상업용 디스플레이 판넬, 조명장치 및 건축용 조명에서는 V형 돌출부의 내각은 보다 넓게 적용될 수 있을 것이다.Therefore, the angle of the V-shaped protrusion is suitable to be 100 ° to 120 ° to maximize the light energy and to make a uniform surface light source. The angle of the V-shaped protrusion can be applied more widely in commercial display panels, lighting devices, and architectural lighting. There will be.
V형 돌출부의 내각이 100°~120°인 것은, V형 돌출부에서 오직 하나의 경사면만이 정반사용 경사면으로 사용될 때, 그 정반사용 경사면은 도광판의 상부면에 수직인 법선에 대하여 50°~60°의 기울기를 가지는 것과 동일하다.The internal angle of the V-projection is 100 ° to 120 °, which means that when only one inclined surface is used as the specular inclined surface in the V-projection, the specularly inclined surface is 50 ° to 60 with respect to the normal perpendicular to the upper surface of the light guide plate. Equivalent to having a slope of °.
도 11의 (a) 및 (b)에서 상부의 그래프는 빛이 출사되는 지점에서의 출사광의 빛 에너지를 그래프화한 것이다.In FIGS. 11A and 11B, the upper graph is a graph of the light energy of the emitted light at the point where the light is emitted.
앞서 설명한 바와 같이 수평광원에서는 V형 돌출부를 이용할 필요없이, 45°의 정반사용 경사면이 계단형으로 형성되는 것만으로도 충분하다.As described above, in the horizontal light source, it is not necessary to use the V-shaped protrusion, and it is sufficient that the 45 ° regular reflection inclined surface is formed stepwise.
다음은 정반사용 경사면의 패턴에 관하여 설명한다.Next, a description will be given of the pattern of the specularly inclined surface.
먼저 스크린 인쇄 방법은 20여년간 사용하면서 패턴에 관하여 많은 발전이 있었다.First, the screen printing method has been used for more than 20 years, and many advances have been made with respect to patterns.
모든 도광판의 패턴 구조의 원리는 스크린 인쇄 도트 방식의 패턴 원리와 같다.The principle of the pattern structure of all the light guide plates is the same as that of the screen printing dot method.
즉, 도광판 패턴에는 2가지 역할이 있다. 그 하나는 인쇄부분 즉 도트와 같이 확산반사하여 출사시키는 역할과 다른 하나는 무인쇄부분으로 정반사하는 역할로, 후자의 역할은 광원에서 먼쪽의 도트에 빛을 보내어 그 먼쪽의 도트에서 확산반사하여 출사시키도록 하는 것이다.That is, the light guide plate pattern has two roles. One is to reflect the light by diffusing and printing it like a printing part, and the other is to be specularly reflecting as the non-printing part. The latter is to send light to the farthest dot from the light source and to diffuse and reflect from the farthest dot. To make it work.
그라테이션 에칭 방식 또한 같은 원리로 인쇄와 무인쇄 역할 부분이 미세하게 분포되어 있는 같은 원리이다.The gradation etching method is also the same principle, with the fine distribution of printing and non-printing parts.
도트 패턴은 같은 X축(도 6참조) 상에서 광에서 멀어질 수록 도트가 점점 커져가며, Y축(도 6참조)으로는 같은 크기의 도트로 배열되어 있다.The dot pattern becomes larger and larger as it moves away from the light on the same X axis (see FIG. 6), and is arranged in dots of the same size on the Y axis (see FIG. 6).
본 발명의 패턴은 이 도트 패턴 구조와 흡사하다.The pattern of this invention is similar to this dot pattern structure.
도 12의 (a)는 종래의 도트 패턴의 모식도이며, 도 12의 (b)는 본 발명에 의한 V형 돌출부의 패턴을 도시한 것이다.Fig. 12A is a schematic diagram of a conventional dot pattern, and Fig. 12B shows a pattern of a V-shaped protrusion according to the present invention.
도 12의 (a)에서 a-b는 입광부이며 또한 확산반사하여 출사시키는 부분이며, b-c는 정반사하여 뒤로 보내는 부분이다.In Fig. 12 (a), a-b is a light incident part and is a part which is diffused by reflecting light, and b-c is a part which is specularly reflected and sent back.
도 12의 (b)에서 e-f는 입광부이며, f-i는 정반사하여 출사시키는 부분이며, f-g는 정반사하여 뒤로 보내는 부분이다.In FIG. 12B, e-f is a light incident part, f-i is a part of specular reflection and output, and f-g is a part of specular reflection and sent back.
a-b와 e-f, b-c와 f-g는 단면상 크기는 다르지만, 평면상(xy면)으로는 a-b 각 도트 면적의 합과 e-f 면적은 같고, b-c와 f-g의 면적이 같다. 결론적으로 도광판 내의 도트 전체 면적의 합(도 12의 a-b구간의 면적의 합)과 V형 돌출부의 면적(도 12의 e-f 구간의 면적)의 합은 일치한다. 그러므로 두 패턴은 모양만 다를 뿐 패턴 원리나 그 기능이 동일하다.Although a-b and e-f, b-c, and f-g have different cross-sectional sizes, the sum of each a-b dot area and the e-f area are the same on the plane (xy plane), and the areas of b-c and f-g are the same. In conclusion, the sum of the total area of dots in the light guide plate (the sum of the areas of a-b in FIG. 12) and the area of the V-shaped protrusion (the area of the e-f section in FIG. 12) coincide. Therefore, the two patterns differ only in shape, but have the same pattern principle or function.
두 패턴 구조를 비교하면, 도트 패턴에서는 확산 반사되어 입광량에 비하여 출사량이 매우 적으며 출사후의 빛 에너지 및 출사 각도가 좋지 않다. 반면 V형 돌출부의 패턴에서는 입광량 전부가 정반사되어 수직방향각도로 높은 빛 에너지를 가지며 출사된다.Comparing the two pattern structures, the dot pattern is diffusely reflected and emits very little compared to the amount of light received, and the light energy and the emission angle after the emission are not good. On the other hand, in the pattern of the V-shaped protrusion, all the light incident amounts are specularly reflected and emitted with high light energy at a vertical angle.
또한 도트에서는 스크린 망점 크기(5/100 mm)정도의 정밀성 밖에 구현할 수 없지만, V형 돌출부에서는 10nm정도의 정밀한 패턴을 구현하며 면광원의 균일성과 빛의 활용성이 높은 고휘도 도광판을 제공할 수 있다. In addition, the dot can only achieve the precision of the screen halftone size (5/100 mm), but the V-shaped protrusion can realize the precise pattern of about 10 nm, and can provide a high brightness light guide plate having high uniformity of surface light source and high utilization of light. .
이하 본 발명에 의한 실시례들을 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described.
- 제1실시례(도 13 참조)First embodiment (see FIG. 13)
두께가 균일한 도광판(100)에서 소정의 내각을 가지는 V형 돌출부(121)가 바닥면(120)에 복수로 형성된다. 하나의 V형 돌출부(121)는 입사되는 광원에 대하여 직각방향(즉 도 6의 y방향)으로 동일한 형태, 즉 동일한 단면을 가지면서 형성된다. 또한 V형 돌출부(121)는 광원의 입사 방향을 따라 복수로 마련된다. 이때 각각의 V형 돌출부(121)는 모두 동일한 내각을 가진다.In the
광원이 위치한 면, 즉 입광면(130) 가까이 위치한 V형 돌출부(121)의 크기(즉, 본 실시례의 경우 하부로 돌출된 높이)는 작으며, 바닥면(120)에서 V형 돌출부(121)가 형성되지 않은 면의 간격(즉, V형 돌출부간의 간격)은 넓다. 그리고 광원에서 멀어질수록 V형 돌출부(121)의 돌출 높이는 더욱 커지며, 바닥면(120)에서 V형 돌출부(121)가 형성되지 않은 면의 간격(즉, V형 돌출부간의 간격)은 좁아진다.The size of the surface where the light source is located, that is, the V-shaped
즉, 도 13의 (a)와 같이 양측면에 광원이 위치할 경우 양측의 입광면(130)으로부터 작은 돌출 높이를 가진 V형 돌출부(121)가 형성된 후 중앙부로 갈수록 높은 돌출 높이를 가진 V형 돌출부(121)가 형성되며, 중앙을 중심으로 대칭을 이루게 된다.That is, when the light source is located on both sides as shown in (a) of FIG. 13, the V-shaped
도 13의 (b)와 같이 일측면에 광원이 위치할 경우 일측의 입광면(130)으로부터 작은 돌출 높이를 가진 V형 돌출부(121)가 형성된 후 입광면(130)의 반대편으로 향할 수록 높은 돌출 높이를 가진 V형 돌출부(121)가 형성된다.When the light source is located on one side, as shown in FIG. A V-shaped
이때 V형 돌출부(121)의 간격이 좁을수록 정밀한 정반사 패턴이 이루어지며 균일한 면광원을 만들 수 있다.In this case, the narrower the interval between the V-shaped
한편, 광원의 입사방향을 따라 발생하는 인접한 돌출부간의 크기 차이는 광원에서 멀어질수록 더욱 증가한다. 따라서 상기 V형 돌출부의 세개의 꼭지점을 인접하는 V형 돌출부의 대응하는 세개의 꼭지점과 각각 연결하는 것을 반복하면, 등비례로 증가하는 직선이 아니고 광원에서 멀어질 수록 그 증가량이 증가하는 비구면 2차 곡선이 확인될 수 있다.On the other hand, the size difference between adjacent protrusions occurring along the direction of incidence of the light source increases further away from the light source. Therefore, if the three vertices of the V-shaped protrusions are connected to the three corresponding vertices of the adjacent V-shaped protrusions, respectively, the aspherical secondary increases as the distance increases from the light source rather than in a linear proportion. The curve can be seen.
- 제2실시례(도 14 참조)Second embodiment (see FIG. 14)
제1실시례에서 V형 돌출부(121)의 끝부분의 높이를 같게 하여 같은 평면상(즉, 수평면)에 놓이게 되면 도광판(100) 내부에서 돌출 높이의 차이만큼의 계단이 형성된다. 즉, 도광판(100)의 바닥면(120)은 광원의 입사방향을 따라 계단 형태로 형성되며, V형 돌출부(121)는 각각의 계단의 시작부위 혹은 끝부위에 형성되는 것이다. 이러한 실시례는 계단의 높이만큼 수평광을 활용할 수 있어 휘도가 증가한다.In the first embodiment, when the heights of the end portions of the V-shaped
- 제3실시례(도 15 참조)Third embodiment (see FIG. 15)
제2실시례에서 입광면(130) 측에서는 V형 돌출부(121)의 한쪽 경사면에 별도의 높이를 작게 첨가하고, 광원에서 멀어질수록 V형 돌출부(121)의 한쪽 경사면에 별도의 높이를 더욱 크게 첨가하여 높이고, V형 돌출부(121)의 아래 꼭지점을 첨가된 높이만큼 위로 높인 것이다. 이는 첨가된 높이만큼 제2실시례보다 수평광을 활용할 수 있어 휘도가 더욱 증가한다.In the second exemplary embodiment, a small height is added to one inclined surface of the V-shaped
- 제4실시례(도 16 참조)Fourth embodiment (see FIG. 16)
제1실시례에서 1개의 V형 돌출부(121)를 같은 돌출각을 가지는 여러개의 분할 V형 돌출부(121a)로 나누어 도 16과 같이 실시할 수 있다. 이는 여러개로 나누어진 분할 V형 돌출부(121a)의 합은 하나의 본래의 V형 돌출부(121)의 입광부 면적과 같으므로 기본적으로 입광량과 반사량은 같다.In the first embodiment, one V-shaped
하나의 V형 돌출부(121)가 분할된 분할 V형 돌출부(121a)는 하나의 V형 돌출부(121)에 비하여 더욱 균일한 면광원을 얻을 수 있다.The divided V-shaped
- 제5실시례(도 17 참조)-Fifth embodiment (see Fig. 17)
도 17과 같이 여러개의 V형 돌출부(121)의 크기 및 그 돌출각이 동일하게 실시할 수 있다.As shown in FIG. 17, the size and the protrusion angle of the plurality of V-shaped
이때 입광면(130)측에서의 V형 돌출부(121)간의 간격은 넓고, 광원에서 멀어질수록 V형 돌출부(121)간의 간격은 좁게 형성된다.At this time, the distance between the V-shaped
이와 같이 패턴을 구성하면 금형 제작 과정이 간단하게 되며, V형 돌출 부(121)의 간격이 좁은 정밀한 패턴으로서 균일한 면광원을 얻을 수 있다.When the pattern is formed in this manner, the mold fabrication process is simplified, and a uniform surface light source can be obtained as a precise pattern having a narrow gap between the V-shaped
- 제6실시례(도 18 참조)Sixth embodiment (see FIG. 18)
본 실시례에서는 도광판(100)의 바닥면(120) 자체가 경사지도록 하였다. 즉, 도광판(100)의 바닥면(120)이 광원의 입사방향을 따라 높이가 상승하는 경사진 바닥면(120)이다.In this embodiment, the
따라서 입광면(130)에서 가까운 곳은 도광판(100)의 두께가 두껍고 입광면(130)에서 멀어질수록 도광판(100)의 두께가 얇은 형태를 가진다.Therefore, the thickness of the
이는 제1실시례 내지 제5실시례의 바닥면(120)과 상부면(110)이 평행한 도광판(100)과는 상이한 것이다.This is different from the
도 18의 (a), (b)는 일측에 광원이 위치한 쐐기 형태이며, 도 18의 (c)는 양측에 광원이 위치하여 중앙부로 갈수록 두께가 얇아지는 나비형이 된다.(A) and (b) of FIG. 18 is a wedge shape in which a light source is located at one side, and FIG. 18 (c) shows a butterfly shape in which the thickness becomes thinner toward the center part with the light sources located at both sides.
이와 같이 바닥면(120) 자체에 경사를 둔 후 그 바닥면(120)에 다시 V형 돌출부(121)를 상기의 실시례들을 참조하여 실시하였다.Thus, the inclined to the
도 18의 (a)는 제1실시례(도 13)의 개념이 적용된 것이며, 도 18의 (b), (c)는 제5실시례(도 17)의 개념이 적용된 것이다.FIG. 18A illustrates the concept of the first embodiment (FIG. 13), and FIGS. 18B and 18C apply the concept of the fifth embodiment (FIG. 17).
이러한 형태들은 수평광이 일부 활용되어 휘도가 증가할 수 있다. 물론 제3실시례(도 15)와 비교하여 수평광 활용율은 낮지만, 정밀한 패턴으로 균일한 출사량을 얻을 수 있다.Such shapes may increase brightness by partially utilizing horizontal light. Of course, the horizontal light utilization rate is lower than that of the third embodiment (Fig. 15), but a uniform emission amount can be obtained with a precise pattern.
- 제7실시례(도 19 참조)Seventh embodiment (see FIG. 19)
제1실시례 내지 제6실시례에서의 V형 돌출부가 형성되는 도광판의 경우, V형 돌출부의 표면만, 혹은 도광판의 바닥면 전체(V형 돌출부 포함)가 정반사 처리(정반사용 반사코팅막 처리)가 되어야 한다.In the light guide plate in which the V-shaped protrusions are formed in the first to sixth embodiments, only the surface of the V-shaped protrusion or the entire bottom surface (including the V-shaped protrusion) of the light guide plate is subjected to the specular reflection treatment (the specular reflection coating film treatment). Should be
그러나 수평 또는 수평에 가까운 광을 광원으로 사용하는 도광판에서는 V형 돌출부 없이 45°의 기울기를 가지는 정반사용 경사면(122)이 계단형태로 형성되는 것이 효율적이다. 이때 45°의 기울기를 가지는 정반사용 경사면(122)의 표면에는 반사코팅막 처리가 불필요하다.However, in a light guide plate using horizontal or near horizontal light as a light source, it is efficient that the specularly
도 19의 (a)는 입광면(130) 측에서는 낮게, 광원에서 멀어질수록 높아지는 45°의 정반사용 경사면(122)이 계단형으로 형성된 것이며, 도 19의 (b)는 같은 크기의 정반사용 경사면(122)이 입광면(130) 측에서는 그 간격이 넓고 광원에서 멀어질수록 정반사용 경사면(122)간의 간격이 좁아지도록 한 것이다.FIG. 19A illustrates a 45 ° specularly
즉, 도광판(100)의 바닥면(120)이 광원의 입사방향을 따라 계단형태로 상승하며, 정반사용 경사면(122)은 각각의 계단의 시작부위 혹은 끝부위마다 형성된다.That is, the
- 제8실시례(도 20 참조)8th embodiment (see FIG. 20)
2개 이하의 점광원을 사용하는 소형 도광판에서 균일한 입사 면광원으로 활용되기 위하여 제1실시례 내지 제7실시례의 패턴을 이용하여 도광판 바(200)를 별도 제작하여 도 20과 같이 도광판(100)에 장착하여, 도광판 바(200)에서 균일한 면광원을 만들어 도광판(100)에 입사시킬 수 있다. 즉 본 발명의 개념이 도광판 바(200)에 적용된 것이다.In order to be used as a uniform incident surface light source in a small light guide plate using two or less point light sources, the light
이는 점광원 사용시 광원 자체의 활용도를 높이며, 입사면에 프리즘을 형성시킨 도광판에서 생길 수 있는 휘선을 없앤 균일한 면광원을 만들 수 있으며, 또한 도광판 바를 사용함으로써 xy 단면에서 정반사 집광되어 확산 프리즘 시트가 필요없는 고휘도 고효율 도광판으로서, 액정표시장치에 균일한 면광원을 제공할 수 있다.This increases the utilization of the light source itself when using a point light source, and can create a uniform surface light source that eliminates the bright lines that may occur in the light guide plate in which the prism is formed on the incident surface. Also, by using the light guide plate bar, the diffused prism sheet It is possible to provide a uniform surface light source to a liquid crystal display device as a high brightness high efficiency light guide plate which is not necessary.
- 제9실시례(도 21 참조)-Ninth embodiment (see FIG. 21)
도 20에서 수평광 점광원을 2개 이하로 사용하는 소형 도광판에서는 제8실시례와 같이 도광판 바를 별도로 장착하지 않고, 입광 끝단부에 제7실시례의 패턴을 실시하여 도광판 바와 도광판을 일체로 형성하여 실시한다.In FIG. 20, in the small light guide plate using two or less horizontal light sources, the light guide plate bar and the light guide plate are integrally formed by applying the pattern of the seventh embodiment to the end of the light incident end, without separately mounting the light guide plate bars as in the eighth embodiment. Do it.
결과적으로 본 실시례의 경우 도광판(100)의 측면(140)에도 정반사용 경사면이 형성된 것이다.As a result, in the present embodiment, the specularly inclined surface is formed on the
상기의 실시례는 본 발명의 바람직한 실시례일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정되어 실시될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.The above embodiments are only preferred embodiments of the present invention, and the technical idea of the present invention may be variously modified or adjusted by those skilled in the art. Such modifications and adjustments fall within the scope of the present invention if they use the technical idea of the present invention.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 확산반사를 이용하지 않고 정반사를 이용함으로써 고휘도와 액정표시장치의 고효율성을 달성할 수 있으며, 반사시트, 확산시트 및 프리즘 시트가 불필요하게 되어 부품의 간소화와 조립비의 절감으로 생산단가가 매우 낮으며, 적은 부품을 사용하여 조립성이 단순 양호하게 된다.As described above, according to the present invention, high brightness and high efficiency of the liquid crystal display can be achieved by using the specular reflection without using the conventional diffuse reflection, and the reflection sheet, the diffusion sheet and the prism sheet are unnecessary, thereby simplifying the parts and the assembly cost. Due to the reduction of the production cost is very low, the assembly is simple and good using fewer parts.
또한 그 조립 구조 혹은 모듈구조가 단순하게 되어 조립 후 최종적인 전체 두께가 얇아짐으로 제품의 디자인성이 우수하다.In addition, the assembly structure or module structure is simple, the final overall thickness after assembly is thin, the product design is excellent.
또한 균일한 면광원으로 액정표시장치에서 고선명 화질을 구현할 수 있으며, 고휘도에 따른 광원의 절감으로 소비전력이 절감되어 휴대성 제품의 사용시간이 늘어날 수 있다. In addition, it is possible to realize high definition image quality in a liquid crystal display device with a uniform surface light source, and to reduce the power consumption due to the reduction of the light source according to the high brightness, thereby increasing the use time of the portable product.
또한 광원 대비 출사 광량이 대폭 증가하고 출사각을 임의로 조정할 수 있으므로 상업용 디스플레이 판넬, 건축용 조명, 조명기기 등의 다양한 광원으로 활용할 수 있다.In addition, the amount of emitted light is greatly increased compared to the light source, and the emission angle can be arbitrarily adjusted, and thus it can be utilized as various light sources such as commercial display panels, architectural lighting, and lighting equipment.
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