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KR20080009490A - Light controlling structure and the surface lightning device using the same - Google Patents

Light controlling structure and the surface lightning device using the same

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KR20080009490A
KR20080009490A KR20060069166A KR20060069166A KR20080009490A KR 20080009490 A KR20080009490 A KR 20080009490A KR 20060069166 A KR20060069166 A KR 20060069166A KR 20060069166 A KR20060069166 A KR 20060069166A KR 20080009490 A KR20080009490 A KR 20080009490A
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KR
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Patent type
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light
lighting
plane
waveguide
beam
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Application number
KR20060069166A
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Inventor
김세덕
송문섭
임용진
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비전하이테크 주식회사
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Abstract

A light controlling structure and a surface lighting device using the same are provided to control high brightness and a specific sight angle by controlling the path of a light emitted through a waveguide using a medium with specific optical characteristics. A waveguide plate(20) has more than one incident plane(21) receives a lighting beam from an external light source, a light emission plane(22) emitting the lighting beam and a reflection plane to reflect the lighting beam. At least one prism sheet(30) corrects directivity of the emitted light from the light emission plane. A light transmitting material(40) is intervened between the waveguide plate and the prism sheet.

Description

광제어용 구조체 및 이를 이용한 면광원 장치{LIGHT CONTROLLING STRUCTURE AND THE SURFACE LIGHTNING DEVICE USING THE SAME} Light control structure and the surface light source device using the same {LIGHT CONTROLLING STRUCTURE AND THE SURFACE LIGHTNING DEVICE USING THE SAME}

도 1은, 본 발명에 따른 광제어용 구조체를 포함한 면광원 장치의 개략적인 단면 구조도. 1 is a schematic cross-sectional structure of a surface light source device including a light control structure according to the present invention.

도 2는, 도광판의 프리즘 경사면에서의 광의 기하학적 이동 경로에 대한 모식도. 2 is a schematic diagram for the geometric path of movement of the light from the prism slopes of the light guide plate.

도 3a 내지 도 3c는, 도광판의 재질을 PMMA 재질로 하고 도광판과 프리즘 시트 사이의 공간부를 서로 다른 매질로 하였을 때, 입사각에 따른 반사계수 및 반사율을 나타낸 그래프. Figures 3a to 3c are, a material of the light guide plate of PMMA material, and when a space between the light guide plate and a prism sheet with a different medium, a graph showing the reflection coefficient and reflectance according to the incident angle.

도 4는, 도광판과 프리즘 시트 사이의 공간부의 굴절률 변화에 따른 투과광의 이동 경로를 나타낸 개략도. 4 is a schematic diagram showing the movement path of the transmitted light according to the change in refractive index space portion between the light guide plate and a prism sheet.

도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 광제어용 구조체에 대한 마이크로 디스크 패턴의 밀도와 휘도의 변화를 나타내는 그래프. 5 is a graph showing a change in the density and intensity of the micro-disk pattern for the light control structure according to an embodiment of the invention.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ** Description of the drawings ** **

10: 광원 20: 도광판 10: light source 20: light guide plate

21: 입사면 22: 출사면 21: incidence plane 22: exit surface

23: 반사면 24: 말단면 23: the reflective surface 24: end surface

25: 프리즘 30: 프리즘 시트 25: 30 Prism: Prism sheet

31: 프리즘 40: 광투광성 매질 31: prism 40: light-transmitting optical medium,

50: 광학필름층 60: 리플렉터 50: optical film layer 60: Reflector

70: 반사시트 70: Reflection Sheet

본 발명은 액정표시장치에 이용되는 백라이트 유닛과 같은 면광원 장치를 구성하는 광제어용 구조체에 관한 것으로, 높은 휘도와 시야각 제어가 가능한 광제어용 구조체 및 이를 이용한 면광원 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a surface light source device used as an optical control structure constituting the surface light source device such as a backlight unit for use in a liquid crystal display device, the light control structure capable of high luminance and the viewing angle control, and it.

도광판(Light Guide Plate)은 일반적으로 액정표시장치에 적용되어 수동표시소자인 LCD 모듈에 광을 인가하는 수단으로 이용되어 왔다. A light guide plate (Light Guide Plate) is usually applied to the liquid crystal display device has been used as a means for applying light to a passive display element of the LCD module. 즉, 도광판의 적어도 일측면이나 하부에 배치되는 발광다이오드, 냉음극형광램프 등의 광원으로부터 방출되는 광을 안내하고 확산하여 표면 측에 설치되는 LCD 모듈에 광을 인가한다. In other words, the guiding and diffusing light emitted from the light emitting diode, such as a cold cathode fluorescent lamp is arranged on at least one side or bottom of the light guide light source and applies light to the LCD module, which is installed on the front surface. 이러한 도광판은 광이 출사되는 출사면 측에 확산시트(diffusion sheet)나 수직/수평 프리즘 시트(Prism Sheet), 보호시트 등을 적층하여 백라이트 어셈블리(BLU)를 구성한다. The light guide plate constitute a backlight assembly (BLU) by laminating a light diffusing sheet on the exit surface side of light emitted (diffusion sheet), or horizontal / vertical prism sheet (Prism Sheet), a protective sheet or the like.

종래의 백라이트 유닛의 경우, 도광판으로부터 출사되는 출사광은 공기층(굴절률 1)에 의해 경로가 심하게 굴절되고 이를 프리즘 시트(prism sheet)에 의해 광의 진행 방향을 제어한다. In the case of the conventional backlight unit, the outgoing light emitted from the light pipe and controls the traveling direction of light by a layer of air (refractive index 1) is refracted and this prism sheet (prism sheet) by heavily path. 이 과정에서 광이 원하지 않는 방향으로 진행됨으로써 광량의 손실이 많이 발생하기 때문에 휘도가 떨어지는 문제가 있고, 정면 시야각 제어를 위해서는 추가로 복수의 프리즘 시트(prism sheet)와 같은 별도의 집광 수단이 구비되어야 하는 것이 일반적이었다. Proceeds in the process in the direction the light is unwanted by being and the brightness falls, because receive a significant amount of loss of light quantity problem, addition of a separate light collecting means such as a plurality of prism sheets (prism sheet) to be provided in order for the front viewing angle control it was common for.

그러나 백라이트 유닛에 이용되는 광학용 필름 또는 시트는 고가이고, 백라이트 유닛의 박형화를 저해하는 원인이 되기 때문에 백라이트 유닛의 부품 수를 줄이는 노력이 수행되어 왔다. However, for an optical film or sheet for use in a backlight unit is expensive and has the effort to reduce the number of parts of the backlight unit is carried out because the cause for inhibiting the reduction in thickness of the backlight unit.

또한, 도광판의 출사면 표면에는 도광되는 빛을 외부로 유도하기 위하여 소정의 프리즘 패턴이 형성되기도 하는데, 백라이트 유닛의 조립과정에서 이러한 프리즘 패턴이 손상되어 제품 불량의 원인이 되고 있다. Further, in a predetermined prism pattern is also formed in order to induce a light guide, the light exit surface of the light guide plate to the outside surface, is such a prism is damaged during the assembly process of the backlight unit is the cause of product defects.

상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 특정한 광특성을 갖는 매질을 이용하여 도광판으로 출사되는 광의 경로를 제어함으로써 고휘도 및 특정 시야각을 가지며, 제품의 조립시 불량률이 현저히 감소된 광제어용 구조체 및 이를 이용한 면광원 장치를 제공하는 것이다. The purpose of the conceived the present invention to solve the problems of the prior art is by using a medium having a specific optical property controlling a light path of light emitted by the light guide plate has a high brightness and a certain field of view, substantially defect rate during the assembly of the product the reduced light control structure and to provide a surface light source device using the same.

본 발명자들은, 기존의 면광원 장치 구성에서 도광판과 프리즘 시트 사이의 공간부를 채우고 있는 공기층 대신에 보다 큰 굴절률을 갖는 광투과성 투명 물질을 삽입할 경우, 도광판에 대한 상대 굴절률을 높이게 되어 매질의 경계면을 이루는 도광판의 출사면 측에서 출사광의 반사율을 저감시킴으로써, 즉 손실광량을 감소시킴으로써 광효율이 향상됨과 동시에, 정면 방향으로 굴절광을 집중시킴으로써 정면 휘도의 향상 및 면광원 장치에서 부품수의 감소가 가능할 것으로 예상하여 본 발명에 이르게 되었다. The present inventors have found that, when inserting a light-transmitting transparent material having a larger refractive index, instead of in the conventional surface light source device configured air layer that fills a space between the light guide plate and the prism sheet, is nopyige the relative refractive index for the light guide plate to the interface of the medium by reducing the output light reflectivity at the exit face of forming the light guide plate side, that is, by reducing the loss of light quantity as possible, the optical efficiency is improved and at the same time, the reduction of by a refractive optical focus in the front direction can be part in the enhancement of the front luminance and the surface light source apparatus estimated to have been reached with the present invention. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요지는 아래와 같다. Aspect of the present invention are as follows for achieving the above object.

(1) 외부의 광원으로부터 조명광이 도입되는 하나 이상의 입사면, 상기 조명광을 출사시키는 출사면 및 조명광을 출사면으로 반사시키기 위한 반사면을 갖는 도광판과; (1) If one or more of the incident illumination light to be introduced from an external light source, a light guide plate having a reflection surface for reflecting the illumination light to the emitting surface and emitting the illumination light to the emitting surface and; 출사면으로부터의 출사광의 지향성을 보정하기 위한 적어도 하나 이상의 프리즘 시트와; At least one prism sheet for correcting the light directivity of the light emitted from the emitting surface; 상기 도광판과 프리즘 시트 사이에 개재되는 광투과성 물질을 포함하는 광제어용 구조체. Light control structure including a light-permeable material which is interposed between the light guide plate and a prism sheet.

(2) 상기 광투과성 물질은 가시광선 투과율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1)항 기재의 광제어용 구조체. (2) The light-transmitting material is an optical control of the structure (1) of the base material such that a visible light transmission of 90% or more.

(3) 상기 광투과성 물질은 도광판에 대한 상대 굴절률(n)이 0.87~1.16인 것을 특징으로 하는 상기 (1)항 기재의 광제어용 구조체. 3, the light-transmitting material is a relative refractive index (n) of the light control structure is 0.87 ~ 1.16 of the above (1), wherein the substrate, characterized in that for the light guide plate.

(4) 상기 광투과성 물질은 도광판의 재질을 PMMA로 구성할 때 1.3~1.7의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (1)항 기재의 광제어용 구조체. 4, the light-transmitting material (1), wherein the light control structure of the substrate, which is characterized in that it has a refractive index of 1.3 ~ 1.7 when configuring the material of the light guide plate to the PMMA.

(5) 상기 도광판의 출사면과 반사면 중 어느 일면에는 조명광의 지향성을 보정하기 위한 프리즘 열이 입사면에 대해 수직하게 형성되어, 상기 출사광의 지향성을 입사면과 평행한 면내에서 출사면의 정면방향으로 보정하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)항 기재의 광제어용 구조체. 5 is a front view of the exit surface with which one side of the reflection surface are formed perpendicularly to the plane elongated prism is incident for correcting the orientation of the illumination light, emitted from a parallel plane to the surface joined to the exit light-directional side of the light guide plate wherein characterized in that the correction in the direction (1), wherein the light control structure of the substrate.

(6) 상기 프리즘 시트의 프리즘은 도광판의 출사면에 대향되는 면 또는 그 반대면에 형성되어, 출사광의 지향성을 상기 입사면과 수직한 면내에서 출사면의 정면방향으로 보정하는 것을 특징으로 하는 상기 (5)항 기재의 광제어용 구조체. 6, the characterized in that for correcting the prism is formed on the surface or the opposite surface being opposite to the exit surface of the light guide plate, the emitted light orientation of the prism sheet to the incident surface and the front direction of the exit surface in a vertical plane 5, the light control structure, wherein the base material.

(7) 상기 도광판과 프리즘 시트에 형성된 프리즘의 꼭지각은 60°~110°인 것을 특징으로 하는 상기 (6)항 기재의 광제어용 구조체. 7, the light control structure of the above (6) wherein the substrate, characterized in that the apex angle of the prisms formed on the light guide plate and a prism sheet is 60 ° ~ 110 °.

(8) 상기 도광판과 프리즘 시트의 프리즘은 대칭 또는 비대칭 구조인 것을 특징으로 하는 상기 (6)항 기재의 광제어용 구조체. 8, the light control structure of the above (6) wherein the base prism of the light guide plate and a prism sheet is characterized in that a symmetrical or asymmetrical structure.

(9) 상기 (1)항 내지 (8)항 중 어느 한 항에 따른 광제어용 구조체와; (9) In above (1) to (8), the light control structure according to any one of items with; 상기 도광판의 입사면에 조명광을 조사하기 위한 광원과; A light source for irradiating the illumination light on the incident surface of the light guide and; 확산시트, 편광시트, 집광용 렌즈필름 중에서 어느 하나 이상 선택되어 상기 프리즘 시트 위에 배치되는 광학필름층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치. Face is selected, at least one of a diffusion sheet, a polarizing sheet, a condenser lens film characterized in that comprising an optical film layer disposed on the prism sheet, the light source device.

(10) 상기 도광판의 반사면 아래에 배치되는 반사시트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 (9)항 기재의 면광원 장치. 10. The surface light source device of (9) of the base material, characterized in that further comprising a reflective sheet disposed below the reflecting surface of the light guide plate.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. With reference to the accompanying drawings, with respect to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. 아울러, 이하의 실시예에서 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 동일 또는 유사한 도면부호를 부여하여 나타내 보이기로 한다. In addition, for the same or similar parts in the following embodiments it is shown as seen by giving the same or similar reference numerals.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광제어용 구조체를 포함한 면광원 장치의 단면 구조도이다. 1 is a cross-sectional structural view of a surface light source device including a light control structure according to an embodiment of the invention. 광제어용 구조체(100)는 측방에 위치한 광원(10)으로부터 조사되는 광(L)을 도광시키는 도광판(20), 프리즘 시트(30) 및 그 사이에 개재되는 광투과성 물질(40)로 구성된다. Light control structure 100 is composed of a light guide plate 20, a prism sheet 30 and the light-transmitting material (40) interposed therebetween for guiding the light (L) emitted from the light source 10 is located on the side.

광제어용 구조체(100)의 프리즘 시트(30) 상부에는 확산시트, 편광필름, 보호시트 등으로부터 하나 이상 선택되는 광학필름층(50)이 배치되고, 도광판(20)의 하부에는 반사시트(70)가 배치되어 액정패널의 백라이트 유닛을 구성한다. Lower portion of the reflective sheet of the light control structure 100 of the prism sheet 30, the upper, the optical film layer 50 is selected at least one from a diffusion sheet, a polarizing film, a protective sheet or the like is disposed, the light guide plate 20 (70) is disposed constitute a back light unit of a liquid crystal panel. 반사 시트(70)에는 조명광에 대하여 높은 반사율을 나타내는 은(Ag) 등을 증착한 정반사부재를 이용하여 도광판(20)의 반사면(23)을 통해 누설되는 조명광(L)을 도광판 내부로 복귀시킴으로써 조명광(L)의 손실을 방지한다. By returning the illuminating light (L) from leaking reflection sheet 70 is provided with a regular reflection member by depositing silver (Ag), etc. having a high reflectance with respect to the illumination light through the reflecting surface 23 of the light guide plate 20 into the light guide plate to prevent the loss of the illumination light (L). 광효율을 높이기 위해, 리플렉터(60)가 광원(10)을 감싸도록 설치되어 도광판(20) 바깥쪽으로 흩어지는 광을 도광판(20)의 입사면(21) 쪽으로 모아준다. To increase the light efficiency, the reflector 60 is installed to surround the light source 10 allows collection of light scattered to the outside the light guide plate 20 toward the incident surface 21 of the light guide plate 20.

도 1에 도시된 바와 같이, 리플렉터(60)에 의해 집광되어 도광판의 입사면(21)을 통해 도입되는 광(L)은, 상부의 출사면(22)과 하부의 산란 패턴(도면 미도시)이 부여된 반사면(23) 사이에서 반복적인 내부 전반사 과정을 거쳐 반대측의 말단면(24)까지 전파된다. The light (L) is an upper exit surface 22 and the lower scattering pattern (not shown) of, it is condensed by the reflector 60, which is introduced through an entrance face 21 of the light guide plate as shown in Figure 1 a grant through the iterative process of total internal reflection between the reflecting surface 23 is propagated to the end surface 24 of the opposite side. 조명광(L)은 반사면(23)에서 반사를 반복할 때마다 출사면(22)에 대한 입사각이 서서히 감소한다. The illumination light (L) is the incident angle of the exit surface 22 is gradually reduced every time the repeat reflection in the reflecting surface (23). 이러한 입사각의 감소는, 출사면(22)에 대하여 임계각 이하가 되는 광(L)의 성분을 증대시키고, 출사면(22)으로부터의 출사를 촉진하게 되어 광원(10)으로부터 먼 영역에서의 출사광의 부족이 방지된다. This reduction in incident angle is, with respect to the exit surface 22 to increase the component of the light (L) which is less than the critical angle, the outgoing light from the distant region from the light source 10 is to facilitate the exit from the exit surface 22 this lack can be prevented.

상기 도광판(20)의 출사면(22)으로부터의 출사광(L1)은 산란광의 성질을 갖지만 그 주된 출사방향은 정면방향(출사면(22)의 법선 방향)으로부터 말단면(24) 방향으로, 즉 광원(10)으로부터 멀어지는 방향으로의 지향성을 갖는다. The end face 24, the direction from the outgoing light (L1) is has the properties of scattered light that the main emission direction (a normal direction of the light exit surface 22), the front direction from the exit surface 22 of the light guide plate 20, i.e. has a directivity of a direction away from the light source 10. 이러한 출사광의 지향성은 상기 도광판(20)의 출사면(22) 상방에 적어도 하나 이상 제공되는 프리즘 시트(30)에 의해 출사면(22)의 정면방향으로 보정된다. This emerging light directivity is corrected in the front direction of the light exit surface 22 by the prism sheet 30 is provided on at least one upper exit surface 22 of the light guide plate 20.

도 1의 실시예에서는, 상기 출사면(22)에는 입사면(21)에 수직한, 즉 도광판내 광의 전체적인 진행경로에 대체로 평행한 능선을 갖는 단면이 삼각형 형상인 프 리즘(25) 열(列)을 형성하여 상기 입사면(21)과 평행한 면내에서 출사되는 광(L1)의 경로를 출사면(22)의 정면방향으로 보정한다. In the embodiment of Figure 1, the exit surface 22, the incident surface 21 a, that is, the prism 25 is cross-section a triangular shape with a generally parallel ridges on the light guide plate light overall traveling path within the column (列 perpendicular to ) is formed by corrects the path of the light (L1) emitted from the parallel plane and the incident surface 21 toward the front direction of the light exit surface (22). 선택적으로, 도광판(20) 상에서 광로를 제어하기 위한 프리즘(25) 열은 반사면(23) 측에 형성되는 것도 가능하다. Alternatively, the prism 25 for controlling the thermal optical path on the light guide plate 20 may be formed on the side of the reflection surface (23). 도 1에서 은선으로 표시된 부분(25a)은 프리즘(25) 열의 골을 나타낸다. Portion (25a) shown in Fig. 1 with hidden lines represents the prism 25 column goal.

상기 도광판(20)에 형성된 프리즘(25)과 아울러, 액정표시패널에 조사되는 출사광(L1)이 광원(10)으로부터 멀어지는 방향으로 지향되는 것을 보정하기 위하여, 도광판(20)의 출사면(22) 상방에는 프리즘 시트(30)가 배치된다. And the prism 25 formed on the light guide panel 20. In addition, the exit surface (22, the light guide plate 20 in order to correct the emission light (L1) is irradiated on the liquid crystal display panel which is directed in a direction away from the light source 10 ) above, the prism sheet 30 is disposed. 프리즘 시트(30)의 하면에는 상기 입사면(21)에 대체로 평행한 능선을 갖는 단면이 삼각형 형상의 프리즘(31) 열이 제공되어, 상기 입사면(21)에 수직한 면내에서 출사광(L1)의 광지향성을 도광판(20) 출사면(22)의 정면방향으로 보정하게 된다. Prism sheet 30 if there is a cross-section having generally parallel ridges on the incident surface 21 is provided with a prism 31 columns of the triangular shape, the outgoing light (L1 in a plane perpendicular to the incident surface 21 of the ) is the corrected light directivity in the front direction of the light guide plate (20) exit surface (22).

상기 프리즘 시트(30)의 프리즘(31) 열은, 도 1의 실시예에서와 같이 도광판(20)의 출사면(22)에 대향되는 시트(30)의 하면에 형성되거나, 또는 그 반대쪽의 상면에 형성될 수 있다. Prism 31 rows of the prism sheet 30 is also be formed on the lower surface of the sheet 30 opposite to the exit surface 22 of the light guide plate 20 as in the embodiment of Figure 1, or the opposite upper surface of the to be formed. 나아가, 도광판(20)의 출사면(22) 또는 반사면(23)에 상기한 입사면(21)에 평행한 면내에서의 출사광의 지향성을 보정하기 위한 프리즘(25) 열이 없는 경우에는, 상기 일면에만 프리즘(31) 열을 갖는 시트를 복층 구조로 하여 프리즘(31) 열이 서로 수직하게 배향되도록 적층하거나 또는 양면에 프리즘(31)열이 서로 수직하게 형성된 양면 프리즘 시트로 대체하는 것도 가능하다. Furthermore, in the absence of the emitting surface 22 or the prism 25 is open to correct the output light directivity in a parallel plane to the incident surface 21 of the the reflective surface 23 of the light guide plate 20, the one side only is also possible to prism 31 replaces the sheet with heat to the double-sided prism sheet stack or the prism (31) on both sides, the column is vertically formed to each other such that the prism 31 is open vertically aligned with each other layer structure .

한편, 백라이트 유닛으로부터 조사되는 광의 방향은 사용될 액정표시패널의 종류 및 용도에 따라 요구되는 방향이 다르지만, 상기 도광판(20)과 프리즘 시트(30)를 통과하여 출사하는 광의 방향은 출사면(22)에 수직한 것이 바람직하다. On the other hand, the light direction is different from the direction required depending on the type and purpose of the liquid crystal display panel is used, the direction of light emitted through the light guide plate 20 and the prism sheet 30, emitted from the backlight unit emitting face 22 one is perpendicular to the preferred. 이를 위해, 도광판(20) 및 프리즘 시트(30)에 형성된 프리즘의 꼭지각은 60°~110°의 범위에 있는 것이 바람직하다. To this end, the apex angle of the prisms formed on the light guide plate 20 and the prism sheet 30 is preferably in the range of 60 ° ~ 110 °.

또한, 상기 도광판(20) 및 프리즘 시트(30)에 형성된 프리즘(25, 31)은 대칭 또는 비대칭 구조로 형성될 수 있다. In addition, a prism (25, 31) formed in the light guide plate 20 and the prism sheet 30 may be formed to a symmetrical or asymmetrical structure.

본 발명의 특징에 따르면, 도광판(20)의 프리즘(25)을 통해 출사하는 광의 양과, 시야각 경로를 제어하기 위해 종전 도광판(20)과 프리즘 시트(30) 사이의 공간부를 채우는 굴절률 1의 공기층 대신에 소정의 가시광선 투과율 값을 갖는 광투과성 물질(40)로 충진한다. According to a feature of the invention, an air layer instead of the refractive index 1 for filling the space portion between the light guide plate 20 of the prism 25 is a conventional light guide plate 20 and the prism sheet 30 in order to control the light quantity, and the view angle path exiting through to be filled with a light-transmitting material (40) having a desired visible light transmission value.

상기 광투과성 물질(40)은 도광판(20)과 프리즘 시트(30) 사이의 광의 이동 통로를 형성하는 물질로서 고휘도를 구현하기 위해 매질의 흡수가 최소가 되어야하므로 가시광선에 대해 높은 투과율 가져야 하고, 바람직하게는 조명광량에 대한 투과광량의 비가 적어도 90% 이상인 것이 좋다. The light-transmitting material (40) is a light guide plate 20 and the prism sheet 30, the absorption of the medium should be minimal in order to achieve a high luminance as a material for forming the light flow channel between it and have a high transmittance for visible light, preferably at least 90% greater than the ratio of the amount of transmitted light of the illumination light intensity.

이러한 광투과성 물질로는 예컨대 불소화 아크릴계 수지와 같은 투명한 수지층이 바람직하고, 굴절률은 1.3 ~ 1.7이어야 한다. Such light-transmitting material, for example, is preferably a transparent resin such as a fluorinated acrylic resin, the refractive index should be 1.3 to 1.7.

본 발명에서 휘도와 관련된 광제어용 구조체의 성능 측면에서, 상기 광투과성 물질(40)을 충진할 경우, 제1 매질인 도광판(20)에 대한 제2 매질인 광투과성 물질(40)의 상대 굴절률(n=n 2 /n 1 )을 높이게 되어 매질의 경계면을 이루는 도광판(20)의 출사면(22) 측에서 출사광의 반사율을 저감시킴으로써 상대적으로 투과되는 광량을 극대화하여 광효율을 향상시키게 된다. From a performance point of view of the light control structure related to the brightness in the present invention, when filling the light-transmitting material (40), the second medium is a relative refractive index of the light-transmitting material (40) for a first medium the light guide plate 20 ( reducing the reflectance of outgoing light from the n = n-side exit surface 22 of the light guide plate 20 forming the interface 2 / n medium 1) is a by nopyige thereby maximizing the amount of light transmission relative to improve the light efficiency.

도 2는 도광판(20)의 프리즘 경사면(25)에서의 광의 기하학적 이동 경로에 대한 모식도이다. Figure 2 is a schematic diagram for the geometric path of movement of the light from the prism inclined surface 25 of the light guide plate 20. 도광판(20)과 광투과성 물질(40)과 같이 서로 다른 매질의 경계면에서 입사된 광의 일부가 반사하는 프레넬 반사 현상이 발생한다. This Fresnel reflection is a phenomenon that part of light incident on the boundary surface of different media, such as reflection and the light guide plate 20 and the light-transmitting material (40) is generated. 즉, 경사면(25)에 도달하는 조명광(i) 중 일부는 굴절광 또는 투과광(t)으로 굴절되어 광투과성 물질(40) 내로 진행하고, 다른 일부는 반사광(r)으로 반사되어 도광판(20)으로 복귀하게 된다. That is, some of the illuminating light (i) to reach the inclined surface 25 is refracted as refracted light or transmitted light (t), and proceeds into the light-transmitting material (40), another portion is reflected as reflected light (r) the light guide plate 20 It will return to. 이러한 프레넬 반사는 도광판(20)으로부터 출사하는 광량을 감소시켜 백라이트 유닛의 전체 휘도를 감소시키는 원인이 되므로 가능한 한 억제되어야 한다. This Fresnel reflection is to reduce the amount of light emitted from the light guide plate 20, it will cause to reduce the overall brightness of the backlight unit it must be suppressed as much as possible.

프레넬 반사에 있어서, 반사율(조명광의 강도에 대한 반사광의 강도의 비) R은 아래의 식 (1)로부터 계산된다. In the Fresnel reflection, the reflectivity (intensity of reflected light to the intensity of the illumination light ratio) R is calculated from the equation (1) below.

여기서, r s 와 r p 는 각각 s-편광과 p-편광의 반사계수(조명광에 대한 반사광과 진폭비)를 나타내며, θ i 와 θ t 는 입사각과 투과각(굴절각)을 나타내고, R s 와 R p 는 s-편광과 p-편광의 반사율을 나타낸다. Here, r s and r p are each represents an s- polarized light and the reflection coefficient of the p- polarized light (reflected light and the amplitude ratio of the illumination light), θ i and θ t is the angle of incidence and indicates the transmission angle (refraction angle), R s and R p represents the reflectance of the s- and p- polarized polarization. 식 (1)로부터, 반사율은 반사계수의 제곱으로 표시되며, 입사각(θ i )이 주어지면 굴절각(θ t )이 정해지므로 이 반사계수들 은 특정한 상대 굴절률(n) 값에 대해 입사각의 함수로 그래프를 나타낼 수 있다. From equation (1), the reflectivity is represented by the square of the reflection coefficient, the angle of incidence (θ i) as a function of angle of incidence for a given, so set the refraction angle (θ t) the value of the reflection coefficient has a particular relative refractive index (n) It may represent the graph.

도 3a 내지 도 3c는 도광판의 재질을 굴절률 1.49의 PMMA 재질로 하고, 도광판(20)과 프리즘 시트(30) 사이의 공간부의 서로 다른 매질에 하였을 때, 입사각에 따른 반사계수 및 반사율을 나타낸 그래프이다. Figures 3a-3c are a material of the light guide plate of PMMA material having a refractive index of 1.49, and a light guide plate 20 and the prism sheet 30 when a different medium space portion between, is shown the reflection coefficient and reflectance according to the incident angle graph . 즉, 도 3a는 상기 공간부의 매질이 절대 굴절률 1의 기존 공기층인 경우, 즉 상대 굴절률 n=0.67일 때를 나타내고, 도 3b와 도 3c는 본 발명에 따라 상기 공간부의 매질을 소정의 가시광선 투과율을 갖는 광투과성 물질(40) 층으로 할 경우, 즉 상대 굴절률 n=0.87~1.16으로 하였을 때를 나타낸다. That is, Figure 3a when the medium the spatial portion of the absolute existing air layer having a refractive index 1, that is a relative index of refraction n = 0.67 days represents, Figure 3b and Figure 3c is a medium wherein the space portion predetermined visible light transmission in accordance with the present invention when when the light transmissive material 40 having a layer, i.e., a when the relative refractive index n = 0.87 ~ 1.16.

도 3a와 도 3b는 상기 공간부 매질의 굴절률이 도광판(20)보다 작은 경우이고, 도 3c는 상기 공간부 매질의 굴절률이 도광판(20)보다 큰 경우이다. Figure 3a and Figure 3b, and when the refractive index of the medium, the space portion is smaller than the light guide plate 20, Fig. 3c is a case where the refractive index of the medium, the space portion is larger than the light guide plate 20.

상기 도 3a 내지 도 3c에서 확인할 수 있는 바와 같이 도광판(20)의 프리즘 경사면(25)에 입사하는 조명광의 각도(θ i )가 클수록 반사계수 및 반사율이 커진다. FIG. As can be seen from 3a to 3c The greater the angle (θ i) of the illumination light incident on the prism inclined surface 25 of the light guide plate 20, the larger the reflection factor and the reflection factor. 특히, 입사각(θ i )이 작은 범위에서 입사하는, 즉 도광판(20)의 프리즘 경사면(25)에 대해 대체로 수직한 방향으로 입사하는 조명광에 있어서는, 상대 굴절률(n)이 클수록 반사계수 및 반사율이 작아지고, 상대적으로 굴절되는 투과광의 비율이 커지게 되어 고휘도 구현에 유리하게 된다. In particular, this, namely in the illumination light generally enters in a direction perpendicular to the prism inclined surface 25 of the light guide plate 20, the larger the relative refractive index (n) reflection coefficient and reflection that is incident at a small range of angles of incidence (θ i) smaller and the ratio of the transmitted light that is refracted in a relatively becomes large is advantageous to implement the high luminance.

즉, 본 발명에서는 상기 광투과성 물질(40)을 충진할 경우, 제1 매질인 도광판(20)에 대한 제2 매질인 광투과성 물질(40)의 상대 굴절률(n=n 2 /n 1 )을 높이게 되어 매질의 경계면을 이루는 도광판(20)의 출사면(22) 측에서 출사광의 반사율을 저 감시킴으로써 상대적으로 투과되는 광량을 극대화하여 광효율을 향상시키게 된다. That is, the present invention, if the filling of the light-transmitting material (40), the first medium in the light guide plate the second medium is a relative refractive index (n = n 2 / n 1) of a light-transmitting material (40) to (20) by nopyige that sense the emitted light reflectance from the side of the exit surface 22 of the light guide plate 20 forming the boundary surfaces of the medium is thereby, maximizing the amount of light transmission relative to improve the light efficiency.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 광투과성 물질(40)을 삽입함으로써 정면 방향으로 굴절광을 집중시키게 된다. According to another aspect of the invention, thereby focusing the light refracted toward the front direction by inserting the light-transmitting material (40). 도 4는, 도광판(20)과 프리즘 시트 사이의 공간부의 굴절률 변화에 따른 투과광의 이동 경로를 나타낸 개략도이다. Figure 4 is a schematic diagram showing the movement path of the transmitted light according to the change in refractive index space portion between the light guide plate 20 and the prism sheet. 도광판(20)의 프리즘 경사면(25)에 입사하는 조명광(i)은 스넬 반사의 법칙에 관한 아래의 식 (2)에 따라 소정의 각도로 굴절되어 매질(40) 내로 진행하게 된다. Illuminating light (i) incident on the prism inclined surface 25 of the light guide plate 20 is refracted at a predetermined angle in accordance with equation (2) below according to Snell's law is reflected to proceed into the medium 40.

여기서, n 1 은 도광판(20)의 굴절률을, n 2 는 상기 공간부를 차지하는 매질(40)의 굴절률을 각각 나타내고, θ i 는 입사각을 θ t 는 굴절각을 각각 나타낸다. Here, n 1 is the refractive index of the light guide plate (20), n 2 represents the refractive index of the medium (40) occupying the space portion, respectively, θ i denotes an angle of refraction of the incident angle θ t, respectively.

식 (2)로부터, 투과광의 굴절각 θ t 는, 입사각(θ i ) 및 도광판(20)의 굴절률(n 1 )이 일정한 것으로 가정할 때, 공간부 매질(40)의 굴절률(n 2 )이 클수록 작아지게 된다. From equation (2), the refraction angle of the transmitted light θ t is the angle of incidence (θ i) and the refractive index of the light guide plate 20, assuming that (n 1) is constant, the larger the refractive index (n 2) of the space portion medium 40 It becomes small. 즉, 굴절광(t)이 프리즘 경사면(25)의 법선(v)과 이루는 각도를 작게 하여 도광판(20)의 상방향으로 향하는 굴절광 성분의 세기를 상대적으로 집중시키고, 반대로 도광판(20)과 평행한 방향으로 향하는 광 손실 성분을 감소시킴으로써 백라이트 전체의 휘도를 향상시킴과 동시에 정면 시야각의 향상을 가져올 수 있다. That is, the refracted light (t) is to reduce the normal line (v) and an angle of the prism slopes (25) the relative concentration in the intensity of the refracted light component directed to the direction of the light guide plate 20 and, opposed to the light guide plate 20 and the by reducing the loss of light components directed in a direction parallel it can lead to improvement in the front field of view and simultaneously increasing the brightness of the entire backlight.

정면 시야각의 향상에 따라, 도광판(20)으로부터 출사되는 광을 상방향으로 유도하기 위한 여분의 수직 프리즘 시트가 불필요하게 되어 백라이트 유닛 전체의 부품수를 줄여 구성을 단순화하는 것이 가능할 수 있다. In accordance with the increase of the front viewing angle, is not required the extra vertical prism sheet for guiding light onto the direction of light emitted from the light guide plate 20, it may be possible to simplify the construction by reducing the number of parts of the entire backlight unit.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광제어용 구조체의 시야각 측정 데이터이다. Figure 6 is a view angle measurement data of the light control structure according to an embodiment of the invention. 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 도광판의 상부면에 세로 프리즘을 형성하고 가로 프리즘과의 사이에 특정 굴절률을 같는 매질을 형성함으로 출광되는 시야각을 90도로 제어할 수 있다. As can be found in the 6, the viewing angle is emitted by forming the vertical prism at the upper surface of the light guide plate to form a medium gatneun specific refractive index between the prism and the width can be controlled to 90 degrees.

한편, 본 발명에서는 광제어용 구조체(100)의 도광판(20)과 프리즘 시트(30) 사이에 광투과성 물질을 매개로 합착시킴으로써, 종래 도광판(20)상에 단순히 프리즘 시트(30)를 적재하여 조립한 후 신뢰성 테스트 등을 수행하는 과정에서 기계적으로 취약한 프리즘 조각들이 이탈되어 도광판(20)과 프리즘 시트(30) 사이에서 이 물질로 작용함에 따라 표시품질이 저하되는 문제점이 개선된다. On the other hand, in the present invention, stacking the light guide plate 20 and the prism sheet 30 is simply a prism sheet 30 on the by laminating a light-transmitting material as a medium, the conventional light guide plate 20 between the light control structure 100 assembly a problem that the display quality deterioration is improved as a prism and then mechanically weak piece in the course of performing a reliability test such that the release action to the material between the light guide plate 20 and the prism sheet 30.

이상으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명의 범위가 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 본질 및 필수적인 특징적인 구성을 일탈함이 없이 다양한 변형예에 적용할 수 있음은 물론이다. As described above, it has been described with a preferred embodiment of the invention, not necessarily the scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and can be applied in various modifications with the spirit and the essential characteristic configuration of the present invention without departing from as a matter of course.

예컨대, 본 발명에 있어서, 상기 도광판의 형태는 도 1 및 도 2의 쐐기형태 이외에 출사면과 반사면이 평행인 판형상일 수 있으며, 광원은 점광원 또는 선광원 형태로 도광판의 측단면 중 어느 일면에서 또는 서로 마주보는 2개의 측단면의 측방에 설치될 수 있다. For example, in the present invention, the shape of the light guide plate is a first and also in addition to the wedge shape of the second exit surface and has a reflective surface can be parallel to the plate-shaped sangil, the light source is any of the side end face of the light guide plate to a point light source or a linear light source forms one side or facing each other in the two may be installed on the side of the one side end face.

또한, 상기 도광판(20)은 투명 도광판 또는 산란 도광판(투명 매트릭스에 다수의 미립자가 분산된 형태)을 사용할 수 있으며, 산란 도광판을 이용하는 경우 상기 광학 필름층 중 확산시트는 생략될 수 있다. Further, the light guide plate 20 may be a transparent light guide plate or a scattering light guide plate (of a large number of fine particles in a transparent matrix dispersion type), a diffusion sheet of the optical film layer may be omitted when using a scattering light guide plate.

또한, 상기 도광판(20)의 프리즘 열과 산란패턴은 도광판의 출사면 또는 배면(반사면)에 선택적으로 형성될 수 있다. Further, the prism column scattering pattern of the light guide plate 20 can be selectively formed on the exit surface or the back surface (the reflection surface) of the light guide plate.

또한, 상기 프리즘 시트(30)에 형성되는 프리즘은 어느 일면에만 프리즘 열이 형성된 단면 프리즘 시트가 복층구조로 적층되거나 또는 양면 프리즘 시트가 단독으로 이용될 수 있으며, 단면 프리즘 시트의 경우 프리즘 열이 형성되는 면은 도광판의 출사면에 대향되거나 그 반대쪽 면도 가능하다. In addition, the prism sheet, the prism being formed in 30 is one side only may be cross prism sheet is laminated or double-sided prism sheet is used alone as a multi-layer structure having a prism, forming a prism row for section prism sheet which surface can be shaved or opposite to the exit surface of the light guide plate other side.

따라서 본 명세서에서 상기한 실시예는 예시적인 것일 뿐 제한적인 의미를 갖지는 않으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 기재된 사항 및 이로부터 파악될 수 있는 모든 변형예를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Thus one embodiment the herein does not have have an illustrative intended as a limiting sense, and the scope of the invention should be understood to include all modifications which can be identified from the information and which set forth in the appended claims .

본 발명에 의하면 백라이트 유닛의 부품수를 줄여 구성을 단순하게 하면서도 고휘도 및 시야각 제어가 가능하고, 제조공정과정에서 발생하는 불량률을 효과적으로 감소시킬 수 있다. According to the present invention may be possible, while simplifying a configuration reduces the number of parts of the backlight unit and the high-brightness viewing angle control, and reduces the defect rate resulting from the manufacturing process efficiently.

Claims (10)

  1. 외부의 광원으로부터 조명광이 도입되는 하나 이상의 입사면, 상기 조명광을 출사시키는 출사면 및 조명광을 출사면으로 반사시키기 위한 반사면을 갖는 도광판과; If one or more of the incident illumination light to be introduced from an external light source, a light guide plate having a reflection surface for reflecting the illumination light to the emitting surface and emitting the illumination light to the emitting surface and; 출사면으로부터의 출사광의 지향성을 보정하기 위한 적어도 하나 이상의 프리즘 시트와; At least one prism sheet for correcting the light directivity of the light emitted from the emitting surface; 상기 도광판과 프리즘 시트 사이에 개재되는 광투과성 물질을 포함하는 광제어용 구조체. Light control structure including a light-permeable material which is interposed between the light guide plate and a prism sheet.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 광투과성 물질은 가시광선 투과율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 광제어용 구조체. The method according to claim 1, wherein the light-transmitting material is light controlling structure, characterized in that the visible light transmission of 90% or more.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 광투과성 물질은 도광판에 대한 상대 굴절률(n)이 0.87~1.16인 것을 특징으로 하는 광제어용 구조체. The method according to claim 1, wherein the light-transmitting material is light controlling structure, characterized in that the relative refractive index (n) of the light guide plate of 0.87 ~ 1.16.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 광투과성 물질은 도광판의 재질을 PMMA로 구성할 때 1.3~1.7의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 광제어용 구조체. The method according to claim 1, wherein the light-transmitting material is light controlling structure, characterized in that has a refractive index of 1.3 ~ 1.7 when configuring the material of the light guide plate to the PMMA.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 도광판의 출사면과 반사면 중 어느 일면에는 조명광의 지향성을 보정하기 위한 프리즘 열이 입사면에 대해 수직하게 형성되어, 상기 출사광의 지향성을 입사면과 평행한 면내에서 출사면의 정면방향으로 보정하는 것 을 특징으로 하는 광제어용 구조체. The method according to claim 1, the emitting surface and is formed perpendicularly to the plane elongated prism is incident to have correct the orientation of the illumination light which one surface of the reflective surface, light emitted in a parallel plane to the surface joined to the exit light-directional side of the light guide plate a front light controlling structure, characterized by being for correcting the direction.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 프리즘 시트의 프리즘은 도광판의 출사면에 대향되는 면 또는 그 반대면에 형성되어, 출사광의 지향성을 상기 입사면과 수직한 면내에서 출사면의 정면방향으로 보정하는 것을 특징으로 하는 광제어용 구조체. The method according to claim 5, characterized in that the prisms of the prism sheet is corrected toward the front direction of the exit surface in the surface or are formed on the other side, the the output light directivity incidence plane normal to the plane opposite to the exit surface of the light guide plate light control structure.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 도광판과 프리즘 시트에 형성된 프리즘의 꼭지각은 60°~110°인 것을 특징으로 하는 광제어용 구조체. The method according to claim 6, the light control structure, characterized in that the apex angle of the prisms formed on the light guide plate and a prism sheet is 60 ° ~ 110 °.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 도광판과 프리즘 시트의 프리즘은 대칭 또는 비대칭 구조인 것을 특징으로 하는 광제어용 구조체. The method according to claim 6, wherein the prisms of the light guide plate and a prism sheet for controlling the light structures, characterized in that symmetrical or asymmetrical structure.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나에 따른 광제어용 구조체와; Light control structure according to any one of claims 1 to 8, and; 상기 도광판의 입사면에 조명광을 조사하기 위한 광원과; A light source for irradiating the illumination light on the incident surface of the light guide and; 확산시트, 편광시트, 집광용 렌즈필름 중에서 어느 하나 이상 선택되어 상기 프리즘 시트 위에 배치되는 광학필름층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치. Face is selected, at least one of a diffusion sheet, a polarizing sheet, a condenser lens film characterized in that comprising an optical film layer disposed on the prism sheet, the light source device.
  10. 청구항 9에 있어서, The method according to claim 9,
    상기 도광판의 반사면 아래에 배치되는 반사시트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치. The surface light source device, characterized in that further comprising a reflective sheet disposed below the reflecting surface of the light guide plate.
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