KR20070112526A - 백라이트유닛의 도광판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백라이트유닛의 도광판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 도광판은, 광원으로부터 입사되는 광의 형태 및 경로를 전환시키도록 구비되는 백라이트유닛의 도광판으로, 상기 광원으로부터 입사되는 상기 광을 반사시키기 위해 일면상에 형성되는 프리즘패턴과, 상기 프리즘패턴상에 미세하게 형성되어 입사되는 상기 광을 산란시키게 되는 산란패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 고휘도 특성 뿐만 아니라 넓은 시야각 특성 및 입광부에서의 백선/암선 방지 효과를 제공할 수 있는 도광판이 제공되게 되므로, 대폭적인 성능 향상을 기할 수 있도록 하게 되고, 또한 제조 효율이 극히 불량한 직가공은 최소로 한번만 이용하면서도 도광판을 원활히 대량 생산할 수 있게 되므로, 생산성 향상은 물론, 우수한 품질의 도광판을 제조할 수 있게 되는 효과가 있게 된다.

백라이트유닛, BLU, 도광판, 패턴, 프리즘, 도트, 반사, 집광, 산란, 휘도, 시야각, 스템퍼, 도금, 복제, 금형, 사출

Description

백라이트유닛의 도광판 및 그 제조방법{PRISM TYPE LIGHT GUIDE PLATE OF A BACKLIGHT UNIT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 종래의 백라이트유닛 구조를 보여주는 개략도,

도 2는 종래의 백라이트유닛에 구비되는 도광판을 보여주는 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 백라이트유닛의 도광판을 보여주는 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 백라이트유닛의 도광판의 제조방법을 보여주는 순서도,

도 5는 본 발명에 따라 직가공으로 마스터블록을 제조하는 단계를 보여주는 개략도,

도 6은 본 발명에 따라 도금막 형성시 이용하는 전해도금장치를 보여주는 개략도,

도 7은 본 발명에 따라 마스터블록상에 도금된 마더 스템퍼를 얻는 단계를 보여주는 개략도,

도 8은 본 발명에 따라 제조된 마더 스템퍼를 보여주는 개략도,

도 9는 본 발명에 따라 마더 스탬퍼의 프리즘패턴상에 산란패턴을 형성시키는 단계를 설명하는 개략도,

도 10은 본 발명에 따라 마더 스템퍼상에 도금된 썬 스템퍼를 얻는 단계를 보여주는 개략도,

도 11은 본 발명에 따라 제조된 썬 스템퍼를 보여주는 개략도,

도 12는 본 발명에 따라 썬 스템퍼를 이용한 사출성형을 통해 도광판을 제조하는 단계를 설명하기 위한 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 광원 20 : 반사시트

30 : 도광판 32 : 프리즘패턴

34 : 산란패턴 40 : 프리즘시트

50 : 확산시트 100 : 마스터블록

102 : 프리즘패턴 104 : 다이아몬드 바이트

200 : 전해도금장치 202 : 음극

204 : 양극 206 : 전해도금액

300 : 마더 스템퍼 302 : 프리즘패턴

304 : 산란패턴 400 : 썬 스템퍼

402 : 프리즘패턴 404 : 산란패턴

500 : 금형 코아

본 발명은 백라이트유닛의 도광판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상 세하게는 고휘도 특성 뿐만 아니라 넓은 시야각 특성을 갖는 도광판 및 그 도광판을 원활히 대량 생산할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 최근에는 디스플레이 장치로서 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display)가 널리 이용되고 있는데, 액정표시장치는 자체적으로 발광능력이 없는 수광소자인 액정을 이용하므로 별도로 배면조명장치인 백라이트유닛(BLU ; Back Light Unit)을 구비하게 된다.

백라이트유닛은 구비되는 광원의 위치에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 구분되며, 직하형은 액정표시패널의 하부측에 광원이 배치되어 패널 전면을 직접 조광하는 방식이고, 에지형은 측부에 광원이 배치되어 해당 광원에서 발광된 광이 도광판(light guide plate)을 지나면서 전면측으로 방향을 바꾸게 되는 방식으로, 본 발명은 에지형에 대한 것이다.

도 1은 종래의 에지형 백라이트유닛의 일 예를 보여준다.

측부에 구비되어 광을 발생시키는 광원(10)과, 이 광원(10)에 단부가 맞닿도록 구비되는 도광판(30)과, 도광판(30)상에 적층되어 구비되는 프리즘시트(prism sheet)(40)와, 프리즘시트(40)상에 적층되어 구비되는 확산시트(diffuser sheet)(50) 등을 포함하며, 또한 도광판(30)의 하부측에는 반사시트(reflector sheet)(20)가 구비되게 된다.

따라서, 광원(10)로부터 도광판(30)으로 입사되는 광은 도광판(30)의 저면인 반사면 및 도광판(30) 하부측의 반사시트(20)에서 반사되어 도광판(30)의 상면인 출사면에서 출사되게 되며, 도광판(30)으로부터 출사되는 광은 프리즘시트(40)를 투과하면서 집광되게 되고, 이어서 확산시트(50)를 투과하면서 확산되게 된 다음, 최종적으로 액정표시패널(미도시)의 전면을 밝히게 된다.

이상과 같은 백라이트유닛에서, 도광판(30)은 그 성능을 좌우하는 핵심 요소로서, 전술한 바와 같이 광의 경로를 바꾸고, 또한 광원(10)으로부터 점형태 또는 선형태로 발광되는 광을 면광으로 전환시키는 역할을 하게 된다.

이러한 도광판(30)은 육면체 형상의 투명판체로 형성되며, 그 재질은 광투과성이 양호한 아크릴수지, 폴리카보네이트수지 등의 투명수지 또는 유리 등의 무기투명소재 또는 그들의 복합체가 이용되고 있다.

그리고, 도광판(30)은 그 내부에서의 매질 변화는 없어 자체적으로는 광의 경로를 변환시킬 수 없기 때문에, 부가적으로 그 저면상에는 도 2에 나타낸 바와 같이, 입사되는 광을 반사시키기 위한 프리즘패턴(prism pattern)(32)이 전반적으로 형성되게 되며, 이와 같이 프리즘패턴(32)을 갖는 도광판(30)을 통상 프리즘 도광판(30)이라 칭하고 있다.

여기서, 프리즘패턴(32)은 그 단면형상이 개략 삼각형인 것으로, 다수개가 평행되는 라인형태로 형성되게 되는데, 그 프리즘 형상은 삼각형 이외에도 원형, 곡선(엘보우)형 등 다양한 형상이 채용되고 있다.

따라서, 도광판(30)으로부터 입사된 광은 도광판(30)의 저면상에 형성되어 있는 프리즘패턴(32)의 각 경사면을 통해 소정 각도로 반사되어 상부측으로 향하게 되거나, 프리즘패턴(32)의 각 경사면을 투과한 다음 하부측의 반사시트(20)에서 반사된 후 다시 도광판(30)을 통과하여 상부측으로 향하게 된다.

이때, 도광판(30)상의 프리즘패턴(32)은 광을 반사시키게 됨과 아울러, 광을 집광시키게 됨으로써, 휘도를 높이게 되는 역할을 하게 되므로, 이와 같은 프리즘 도광판(30)은 고휘도용의 백라이트유닛에 주로 채택되고 있다.

이러한 프리즘 도광판(30)의 제조에 있어서는 해당 도광판(30)상에 프리즘패턴(32)을 직접 레이저 또는 기계적 가공 등을 통해 직가공하여 제조할 수도 있으나, 이와 같이 직가공을 통해 각각 도광판(30)을 제조하게 되면 제조 효율이 극히 저하되게 되기 때문에, 최근에는 주로 사출성형을 통해 프리즘패턴(32)이 동시에 형성되도록 도광판(30)을 제조하고 있다.

즉, 사출성형을 통한 도광판(30)의 제조는 사전에 프리즘패턴(32)이 직가공을 통해 형성된 금형 코아를 준비한 다음, 해당 금형 코아를 이용하는 반복적인 사출성형을 통해 도광판(30)을 생산성 높게 제조하게 된다.

한편, 도광판(30)상에 적층되는 프리즘시트(40)는 광을 집광시키기 위해 그 출사면인 상면상에 삼각형의 프리즘이 반복되도록 형성되는 프리즘패턴부(미도시)를 일체로 구비하고 있으며, 해당 프리즘패턴부는 도광판(30)상의 프리즘패턴(32)과 서로 방향이 직교되도록 형성되게 된다.

따라서, 프리즘패턴들을 갖는 도광판(30) 및 프리즘시트(40)는 광을 집광시켜 휘도를 향상시키게 된다고 할 수 있다.

그리고, 프리즘시트(40)상에 적층되는 확산시트(50)는 프리즘시트(40)를 통해 나온 광을 투과되도록 하면서 균일하게 확산시켜 광시야각을 넓히게 되는 역할을 하게 된다.

그러나, 이상과 같은 종래의 백라이트유닛의 도광판(30) 및 그 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 발생되고 있는 실정이다.

첫째, 디스플레이 분야에서는 최대한 높은 휘도를 갖으면서 넓은 시야각 특성을 계속적으로 요구하고 있는데, 전술한 프리즘 도광판(30)은 단지 단일 형상의 프리즘패턴(32)만을 구비하고 있어, 해당 프리즘패턴(32)에 의해 어느 정도의 고휘도 특성은 제공할 수 있으나, 상대적으로 시야각이 좁은 단점이 있어, 이 점에서 디스플레이 품질을 저하시키고 있다.

둘째, 종래의 도광판(30)에서는 광원(10)측 그 입광부 부분에서 광량의 불균일에 의해 가장자리 부분은 휘도가 낮고 가운데 부분은 휘도가 높아, 휘도가 상대적으로 높은 부분에서는 백선이, 그리고 휘도가 상대적으로 낮은 부분에서는 암선이 발생되게 됨으로써, 또한 디스플레이 품질을 저하시키고 있는 문제점이 발생되고 있다.

셋째, 하나의 금형 코아를 통해서는 한정된 수량의 도광판(30)을 사출성형할 수 있으므로, 도광판(30)의 대량 생산을 위해서는 많은 수의 금형 코아가 필요되게 되는데, 많은 수의 금형 코아를 직접 직가공을 통해 제조하는데에는 많은 시간과 인력 및 비용이 소요되게 되어, 제조 효율이 극히 낮게 되고, 또한 가공되는 프리즘패턴(32)의 정확성 및 재현성도 확보할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 고휘도 특성 뿐만 아니라 넓은 시야각 특성도 제공할 수 있는 도광판 및 그 도광판을 효율적으로 대량 생산할 수 있는 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트유닛의 도광판은, 광원으로부터 입사되는 광의 형태 및 경로를 전환시키도록 구비되는 백라이트유닛의 도광판으로, 상기 광원으로부터 입사되는 상기 광을 반사시키기 위해 일면상에 형성되는 프리즘패턴과, 상기 프리즘패턴상에 미세하게 형성되어 입사되는 상기 광을 산란시키게 되는 산란패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트유닛의 도광판 제조방법은, 직가공을 통해 프리즘패턴이 형성된 마스터블록을 제조하는 단계; 상기 마스터블록의 상기 프리즘패턴상에 도금막을 형성시키는 단계; 상기 도금막을 상기 마스터블록으로부터 떼어 내어 마더 스템퍼를 얻는 단계; 상기 마더 스템퍼상에 대응되도록 형성된 프리즘패턴상에 산란패턴을 형성시키는 단계; 상기 마더 스템퍼의 상기 프리즘패턴상에 제2도금막을 형성시키는 단계; 상기 제2도금막을 상기 마더 스템퍼로부터 떼어 내어 썬 스템퍼를 얻는 단계; 상기 썬 스템퍼를 금형 코아에 부착한 다음 상기 금형 코아를 이용한 사출성형을 통해 상기 썬 스템퍼상의 프리즘패턴 및 산란패턴에 대응되는 프리즘패턴 및 산란패턴이 형성된 도광판을 얻는 단계; 를 포함한다.

본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 종래와 동일한 구성요소 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 병기하고, 그 상세한 설명은 일부 생략함을 밝힌다.

본 발명에 따르면, 도 3의 단면도를 통해 나타낸 바와 같이, 프리즘 도광판(30)의 시야각 특성을 제고시키기 위해, 그 프리즘패턴(32)상에 미세한 산란패턴(34)을 전반적으로 형성하게 된다.

이때, 산란패턴(34)은 프리즘패턴(32)의 경사면 등에 전반적으로 형성되게 되되, 음각 또는 양각으로 형성되게 되며, 주기성을 갖거나 랜덤(random)하게 형성될 수 있다.

바람직하게, 산란패턴(34)은 도트(dot ; 점) 패턴으로 형성될 수 있으며, 그 형상은 원형 등 특별히 한정되지 않는다.

이로써, 도광판(30)내로 입사되는 광들은 저면상의 프리즘패턴(32)에 의해 반사되어 상부측으로 향하게 됨과 아울러, 프리즘패턴(32)상의 산란패턴들(34)에 부딪혀 산란되게 됨으로써 보다 넓은 시야각을 가지고 도광판(30)의 상면으로부터 출사될 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따르면, 프리즘패턴(32)과 함께 산란패턴(34)을 갖는 도광판(30)을 보다 효율성 있게 제조할 수 있는 방법이 제공되게 된다.

해당 방법은 최초에 직가공으로 마스터블록(master block)을 제조한 후, 해당 마스터블록을 이용한 두차례의 도금 복제를 통해 순차적으로 마더 스템 퍼(mother stamper)와 썬 스템퍼(son stamper)를 제조한 다음, 썬 스템퍼를 이용한 사출성형을 통해 도광판을 대량 생산하게 된다.

이하에서는, 그 제조방법에 대해 순차적으로 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 백라이트유닛의 도광판 제조방법을 보여주는 순서도이다.

먼저, 도 5에 나타낸 바와 같이, 금속판체상에 전반적으로 프리즘패턴(102)을 양각으로 직가공하여 마스터블록(100)을 제조하게 된다(S102).

이때, 일 예로서, 다이아몬드 바이트(104)를 이용하여 프리즘패턴(102)을 절삭 가공하는 것에 의해 형성할 수 있다.

그 후, 마스터블록(100)을 도 6에 나타낸 전해도금장치(200)를 이용하여 그 프리즘패턴(102)이 형성되어 있는 상면상에 추가적으로 얇은 도금막(300)이 형성되도록 하게 된다(S104).

이때, 피복대상인 마스터블록(100)을 음극(cathode)(202)으로 연결하고, 양극(anode)(204)과 함께 전해도금액(206)에 함침시킨 상태에서 양극(204)과 음극(202) 사이에 전류를 흘려, 마스터블록(100)의 프리즘패턴(102)상에 도금막(300)이 피복되어 형성되도록 하게 되며, 도금막(300)은 바람직하게 니켈(Ni) 금속막으로 형성될 수 있다.

이어서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 마스터블록(100)상에 형성된 도금막(300)을 떼어 내어 분리시키면, 해당 도금막(300)상에는 마스터블록(100)상의 양각 프리즘패턴(102)에 반대로 대응되는 음각 프리즘패턴(302)이 복제되어 형성되어 있게 된다(S106).

그리고, 이와 같이 제조된 도금막(300)을 마더 스템퍼(mother stamper)(300)라 한다(도 8 참조).

다음으로, 해당 마더 스템퍼(300)의 음각 프리즘패턴(302)상에 미세한 산란패턴(304)을 음각으로 전반적으로 형성하게 되며(S108)(도 9 참조), 이때 산란패턴(304)을 형성시키는 방법으로는 당업자에게 잘 알려져 있는 인쇄방식, 샌드블라스팅(sand blasting)방식, 부식방식, 기계적 가공방식 등 가능한 모든 방식이 이용될 수 있다.

이어서, 마더 스템퍼(300)를 전술한 전해도금장치(200)를 이용하여 재차 복제하게 되며, 즉 마더 스템퍼(300)의 음각 프리즘패턴(302)상에 전해도금을 통해 제2도금막(400)이 형성되도록 한 다음(S110), 도 10에 나타낸 바와 같이, 해당 제2도금막(400)을 마더 스템퍼(300)상으로부터 떼어 내어 분리시키게 되면, 얻어지는 제2도금막(400)상에는 마더 스템퍼(300)상의 음각의 프리즘패턴(302) 및 산란패턴(304)에 반대로 대응되는 양각의 프리즘패턴(402) 및 산란패턴(404)이 복제되어 형성되어 있게 되며(S112), 이와 같이 제조되는 제2도금막(400)을 썬 스템퍼(son stamper)(400)라 한다(도 11 참조).

여기서, 마더 스템퍼(300)를 이용한 썬 스탬퍼(400)의 도금을 통한 제조는 반복적으로 실시되어, 많은 수의 썬 스탬퍼(400)를 제조하게 된다.

그 후, 도 12에 나타낸 바와 같이, 제조된 하나의 썬 스템퍼(400)를 금형 코아(500)상에 부착시킨 다음, 해당 금형 코아(500)를 이용하는 반복적인 사출성형을 통해 다수개의 도광판(30)을 제조하게 되며(S114), 이에 따라 제조되는 도광판(30)상의 프리즘패턴(32) 및 산란패턴(34)은 썬 스템퍼(400)상의 양각의 프리즘패턴(402) 및 산란패턴(404)에 반대로 대응되는 음각으로 형성되게 된다.

이로써, 매우 장시간이 소요되는 직가공은 최초에 한번만 실시하여 마스터블록(100)을 제조한 후, 해당 마스터블록(100)을 이용하여 마더 스탬퍼(300) 및 많은 수의 썬 스탬퍼(400)를 제조하고, 해당 썬 스탬퍼들(400)을 이용하여 도광판(30)을 대량 생산할 수 있게 되므로, 대폭적인 제조 효율의 향상을 기할 수 있게 되고, 또한 재현성 및 품질이 우수한 도광판(30)을 제조할 수 있게 되는 것이다.

덧붙여, 이상에서 도광판(30)의 프리즘패턴(32)상에 전체적으로 산란패턴(34)이 형성되는 것으로 설명하였으나, 이와 다르게 도광판(30)에서는 광원(10)측 그 입광부 부분에서 광량의 불균일에 의해 가장자리 부분에서는 휘도가 낮아 암선이 발생되고, 가운데 부분에서는 휘도가 높아 백선이 발생되는 문제점이 발생되므로, 이를 극복하기 위하여, 그 입광부 부분에만 산란패턴(34)을 형성하거나 다른 부분에 비해 보다 조밀하게 산란패턴(34)을 형성하여, 보다 광을 산란시켜 휘도 불균일이 발생되지 않도록 할 수도 있으며, 이에 따라 백선, 암선 발생 방지에 따라 디스플레이 품질이 향상되도록 할 수 있게 된다.

최종적으로, 이상에서 최초에 마스터블록(100)상의 프리즘패턴(102)을 양각으로 형성하여 최종적으로 제조되는 도광판(30)상의 프리즘패턴(32)이 음각으로 형성되도록 하였으나, 그 반대로 실시될 수도 있음은 당연하며, 또한 마더 스탬퍼(300)상에 산란패턴(304)을 음각으로 형성하여 최종적으로 제조되는 도광판(30) 상의 산란패턴(34)이 음각으로 형성되도록 하였으나, 이 또한 반대로 실시될 수 있음도 당연할 것이다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

본 발명에 따르면, 고휘도 특성 뿐만 아니라 넓은 시야각 특성 및 입광부에서의 백선/암선 방지 효과를 제공할 수 있는 도광판이 제공되게 되므로, 대폭적인 성능 향상을 기할 수 있도록 하게 되고, 또한 제조 효율이 극히 불량한 직가공은 최소로 한번만 이용하면서도 도광판을 원활히 대량 생산할 수 있게 되므로, 생산성 향상은 물론, 우수한 품질의 도광판을 제조할 수 있게 되는 효과가 달성될 수 있다.

Claims (7)

1. 광원으로부터 입사되는 광의 형태 및 경로를 전환시키도록 구비되는 백라이트유닛의 도광판으로,

   상기 광원으로부터 입사되는 상기 광을 반사시키기 위해 일면상에 형성되는 프리즘패턴과,

   상기 프리즘패턴상에 미세하게 형성되어 입사되는 상기 광을 산란시키게 되는 산란패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛의 도광판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 산란패턴은,

   음각 또는 양각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛의 도광판.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 산란패턴은,

   도트(점) 패턴인 것을 특징으로 하는 백라이트유닛의 도광판.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 산란패턴은,

   상기 광원으로부터 상기 광이 입사되는 입광부 부분에만 형성되거나, 입광부 부분이 다른 부분에 비해 보다 조밀하게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛의 도광판.
5. 직가공을 통해 프리즘패턴이 형성된 마스터블록을 제조하는 단계;

   상기 마스터블록의 상기 프리즘패턴상에 도금막을 형성시키는 단계;

   상기 도금막을 상기 마스터블록으로부터 떼어 내어 마더 스템퍼를 얻는 단계;

   상기 마더 스템퍼상에 대응되도록 형성된 프리즘패턴상에 산란패턴을 형성시키는 단계;

   상기 마더 스템퍼의 상기 프리즘패턴상에 제2도금막을 형성시키는 단계;

   상기 제2도금막을 상기 마더 스템퍼로부터 떼어 내어 썬 스템퍼를 얻는 단계;

   상기 썬 스템퍼를 금형 코아에 부착한 다음 상기 금형 코아를 이용한 사출성형을 통해 상기 썬 스템퍼상의 프리즘패턴 및 산란패턴에 대응되는 프리즘패턴 및 산란패턴이 형성된 도광판을 얻는 단계; 를 포함하는 백라이트유닛의 도광판 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 마스터블록상의 상기 프리즘패턴은 음각 또는 양각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛의 도광판 제조방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 마더 스템퍼상의 상기 산란패턴은 음각 또는 양각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛의 도광판 제조방법.

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