KR20080024919A - 휘도 강화 도광판 및 이를 이용한 백라이트 어셈블리 - Google Patents

휘도 강화 도광판 및 이를 이용한 백라이트 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 도광판 및 이를 갖는 백라이트 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명에 따른 도광판은 광원으로부터 광이 입사되는 적어도 하나의 입사면을 포함하는 측면, 입사면에 수직 방향으로 형성된 제1 프리즘 패턴이 형성되는 반사면 및 반사면과 마주보며 제1 프리즘 방향과 일치하거나 일정 각도로 뒤틀린 제2 프리즘 패턴이 형성되는 출사면을 포함한다. 같은 방향의 프리즘 패턴을 반사면과 출사면에 이중 배열하여 프리즘 기능을 배가시켰으며, 따라서, 광의 집광 기능을 극대화하여 광의 이용 효율을 높이며, 적어도 1매 이상의 광학 시트를 제거할 수 있다.
도광판, 프리즘, 백라이트 어셈블리, 광학 시트

Description

휘도 강화 도광판 및 이를 이용한 백라이트 어셈블리{BRIGHTNESS ENHANCED LIGHT GUIDED PANEL AND BACKLIGHT ASSEMBLY USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선을 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B'선을 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 A부 상세도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 이용한 백라이트 어셈블리를 나타낸 측면도이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10: 광원 20: 리플렉터
30: 반사판 40: 역프리즘 시트
50: 보호 시트 100: 도광판
110: 입광면 120: 좌측면
130: 우측면 140: 대광면
150: 출사면 160: 반사면
본 발명은 도광판 및 이를 갖는 백라이트 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원으로부터 발생된 선 광원 형태의 광을 면 광원 형태의 균일한 광으로 변경하여 출사하기 위한 도광판 및 이를 갖는 백라이트 어셈블리에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 디스플레이하는 평판 표시 장치의 하나로서, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정표시패널을 포함하는 디스플레이 장치와 상기 액정표시패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 어셈블리로 구성된다.
상기 백라이트 어셈블리는 광을 발생하는 적어도 하나의 광원 및 상기 광원으로부터 발생된 광을 가이드하여 상기 액정표시패널 방향으로 출사하는 도광판을 포함한다. 이때 발생된 상기 광원으로부터 발생된 광은 상기 도광판 내에서 스넬(Snell)의 법칙에 따라 전반사되고, 상기 도광판의 반사면의 패턴과 반사판에 의하여 확산 및 산란되어 상기 도광판의 출사면으로 일정 각도를 갖는 형태로 출사된다. 또한, 종래의 백라이트 어셈블리는 상기 도광판으로부터 출사되는 광의 균일성 및 휘도 향상을 위하여, 확산 기능을 갖는 확산 시트와 굴절 및 집광 효과를 갖는 프리즘 시트를 구비하여 기능한다.
최근에는 램프에 수직한 방향의 수직 프리즘 시트의 기능을 하는 프리즘 패턴을 도광판의 반사면에 각인하고, 출사면에 미세한 렌즈 모양의 패턴을 각인한 프 리즘 기능 도광판이 개발되었으며, 상기 프리즘 기능 도광판은 종래의 램프에 수직으로 배향하는 수직 프리즘을 제거하였으나, 수평으로 배향하는 프리즘 시트의 경우 종래의 시트를 쓰지 않고 프리즘 기능 부위가 도광판 쪽으로 체결되는 역프리즘 시트를 구비하여 기능한다. 이러한 상기 프리즘 기능 도광판은 종래까지 사용되어 왔던 인쇄형 도광판에 비하여 고휘도를 구현할 수 있었다.
그러나, 상기 프리즘 기능 도광판은 시트를 줄임으로써, 도광판 제조시 발생하는 백점 및 기타 불량 요인이 노출되어 최종적으로 인쇄형 도광판에 비하여 외관 품질이 현저히 저하되는 문제점이 발생하고 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 상기 도광판의 반사면과 출사면에 광원에 수직한 방향의 프리즘 형상을 각인하여 수평 방향의 시야각 제어 기능을 강화하며 이를 통한 휘도 상승이 가능하고, 이러한 상승 효과를 통하여 휘도 강화 도광판을 제공하는 것이다.
또한, 이러한 상기 도광판은 외관 품질을 향상시킬 수 있는 확산 시트를 구비함으로써 외관 품질이 개선된 프리즘 기능 도광판을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 도광판을 갖는 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 도광판은 광이 입사되는 적어도 하나의 입사면을 포함하는 측면, 출사면 및 반사면을 포함한다.
상기 반사면에는 광원에 수직한 프리즘 형상이 각인된 제1 프리즘 패턴이 형성된다.
또한, 상기 반사면과 마주보는 상기 출사면에는 반사면의 제1 프리즘 패턴과 평행하거나, 일정 각도로 뒤틀려 배향된 제2 프리즘 패턴이 형성된다. 상기 도광판의 휘도 균일도를 제어하기 위하여 상기 반사면이나 출사면에 선택적으로 미세한 돌기 패턴을 각인하여 조절할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 도광판의 또 다른 실시 형태에 따르면, 출사면에 형성된 제2 프리즘 패턴이 입사면에 수직으로 배향되고, 반사면에 형성된 제1 프리즘 패턴이 제2 프리즘 패턴과 소정 각도를 이루도록 배향되도록 구성될 수도 있다.
또한, 반사면과 출사면에 형성된 제1 프리즘 패턴과 제2 프리즘 패턴 모두가 입사면의 수직 방향과 소정 각도를 이루도록 배향될 수도 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 백라이트 어셈블리는 광을 발생하는 적어도 하나의 램프, 도광판, 반사판 및 수납 용기를 포함한다.
상기 도광판은 상기 광원에서 발생된 광이 입사되는 적어도 하나의 입광면을 포함하는 측면, 서로 팽행하게 배열되는 다수의 제1 프리즘으로 이루어지는 제1 프리즘 패턴을 갖는 반사면 및 상기 반사면에 마주보며 제2 프리즘 패턴이 형성되는 출사면으로 이루어진다.
상기 반사판은 상기 반사면 측에 배치되어 상기 반사면을 통해 누설되는 광을 반사하며, 상기 수납용기는 상기 광원, 상기 도광판 및 상기 반사판을 수납한 다.
본 발명에서는 반사면과 출사면 모두에 입사면과 대략 수직인 방향으로 프리즘 패턴을 각인하여 수평 방향의 시야각을 두 번 좁혀 줌으로써 휘도 상승을 가능하게 한다.
본 발명의 구성에 의하여 프리즘 패턴이 반사면과 출사면에 중복되어 모아레 현상이 발생할 수도 있으나, 휘도가 상승하므로 기존 보호 시트보다 헤이즈(haze) 값이 높은 확산 보호 시트를 사용함으로써, 모아레 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 고질적인 백점 문제도 개선할 수 있다.
또한, 입사면과 출사면에 형성된 프리즘 패턴을 10도 이내의 각도로 기울여 배치할 경우에, 모아레 현상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 도광판 및 이를 갖는 백라이트 어셈블리에 따르면, 이중 프리즘 패턴으로 인한 프리즘 기능 강화에 의한 휘도 향상을 이루고, 이를 통하여 확보된 휘도 상승 효과를 이용하여 확산 기능이 강화된 확산 시트를 채용함으로써, 외관 품질이 향상된 프리즘 기능 도광판을 제공할 수 있다.
<실시예>
이하에서 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판을 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A'선을 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B'선을 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(100)은 제1 내지 제4 측면(110, 120, 130, 140), 출사면(150) 및 반사면(160)으로 이루어진다.
구체적으로, 상기 반사면(160)에는 서로 평행하게 배열되는 다수의 제1 프리즘 패턴이 형성된다. 상기 제1 프리즘은 상기 입광면(110)과 수직한 방향으로 연장되는 삼각 기둥 형상으로 형성되며, 이러한 상기 제1 프리즘 패턴은 상기 입광면(110)으로 입사된 광의 경로를 입광면에 수평한 방향으로 집광하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 출사면(150)에는 상기 반사면(160)에 형성된 제1 프리즘 패턴과 평행하게 상기 입광면(110)과 수직한 방향으로 연장되는 삼각 기둥 형상으로 형성되며, 이러한 배향 방향은 반사면(160)에 대하여 일정한 각도로 뒤틀리게 배향할 수 있으며, 이를 통하여 이중 프리즘 패턴을 형성하였을 때 발생할 수 있는 모아레 현상을 방지할 수 있다. 이때의 반사면과 출사면의 프리즘 패턴이 이루는 각도가 10도 이내인 것이 바람직하다.
도 2에 개시된 제1 프리즘 패턴의 프리즘 산의 내각 각도 θ1 및 제2 프리즘 패턴의 프리즘 산의 내각 θ2는 각기 적어도 60 ~ 120도의 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 프리즘 산의 내각이 60도보다 작으면, 백라이트 조립 시에 품질 불량의 원인이 되기도 하며, 120도보다 크면 프리즘에 의한 집광 효과를 충분히 얻을 수 없게 된다.
또한, 확산 시트를 사용하지 않은 경우를 상정하면 프리즘의 간격은 LCD 단위 화소 크기인 100㎛보다 작아야 모아레 발생을 억제할 수 있기 때문에, 연속 프리즘의 피치(배치 간격)는 100㎛ 미만인 것이 바람직하다. 상기 프리즘 산 또는 골 의 모양은 일정한 곡률반경(R)을 갖는 곡면으로 처리될 수도 있다.
도 4는 도 3의 반사면(160) 및 출사면(150) 표면의 상세도이다. 도 4에 도시된 실시예에서는 반사면(160)과 출사면(150) 모두에 휘도 균일도를 제어하기 위한 미세패턴(151, 161)이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 반사면과 출사면 중에서 어느 한 면에만 미세패턴이 형성될 수도 있다. 이러한 미세패턴은 프리즘의 간격보다 크기가 작고 프리즘의 높이보다는 깊이가 작은 원형 또는 비정형의 패턴인 것이 바람직하다. 특히, 미세패턴(151, 161)은 프리즘의 간격과 높이와의 관계를 고려하여 5㎛ ~ 100㎛의 크기와 0.5㎛ ~ 5㎛의 깊이의 원형, 타원형 혹은 다각형 등의 패턴으로 각인되는 것이 바람직하다.
도 5는 종래 및 본 발명의 도광판에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 개괄도이다. 적어도 하나의 광원(10)을 포함하며, 광원을 일정 방향으로 집광시켜 주는 리플렉터(20)와, 광원(10)으로부터 입사된 광을 면광원으로 바꾸어 주는 도광판(100)과, 도광판(100)을 거쳐 누설되는 광을 다시 반사시켜 주는 반사판(30)과, 도광판(100)으로부터 출사되는 광을 광원에 수직방향으로 집광시켜 주는 역프리즘 시트(40)와 보호 시트(50)로 구성되는 백라이트 어셈블리를 구성한다.
<휘도 특성 평가 결과>
표 1은 종래의 일반적인 프리즘 기능 도광판을 이용한 백라이트 어셈블리와 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 휘도 특성을 비교한 표이다.
백라이트 어셈블리 종래 본 발명
25 포인트 평균 휘도 (nit) 2183 2754
13 포인트 평균 휘도 (nit) 2173 2709
여기서, 종래의 백라이트 어셈블리는 도광판의 반사면(160)에 광원에 수직 방향으로 프리즘 패턴이 형성되었으며, 출사면(150)에는 미세한 렌즈 모양의 미세패턴(151, 161)을 각인하였으며, 광학 시트로는 역프리즘 시트(40) 1매와 보호 시트(50) 1매를 사용한다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는 상기 도광판(100)을 사용하며, 종래의 도광판(100)과 마찬가지로, 광학 시트로는 역프리즘 시트(40) 1매와 보호 시트(50) 1매를 사용한다.
또한, 표 1에 기재된 도광판의 휘도를 평가함에 있어서는, 도광판을 가로, 세로 각각 5등분 하여 25개의 영역으로 분할하고, 각 영역의 휘도를 측정하여 25 포인트 평균 휘도를 산출하였으며, 25개의 영역 중에서 도광판 측면 쪽의 중앙과 모서리의 영역(총 8개)과 그 내측의 (1/2, 1/2), (1/4, 1/4), (1/4, 3/4), (3/4, 1/4), (3/4, 3/4)의 위치의 영역(총 5개)의 휘도의 평균값으로 13 포인트 평균 휘도를 산출하였다.
표 1로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 도광판은 종래의 도광판에 비하여 휘도가 20% 이상(약 25%) 향상하였으며, 본 발명에 따른 이중 집광의 구성에 의하여 얻어지는 현저한 효과를 확인할 수 있다.
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 변형예가 가능함은 물론이다. 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.
이와 같은 도광판 및 이를 이용한 백라이트 어셈블리에 따르면, 도광판의 반사면 및 출사면에 이중의 프리즘 기능을 주기 때문에 출사광에 대하여 광원에 수평 방향으로의 집광 기능을 강화시켜 휘도를 상승시키며, 이를 통하여 보호 시트 1매 대신 확산 시트 1매를 사용하여 외관 품질의 향상이 가능하다. 또한, 출사면의 프리즘 패턴의 배향을 반사면과 같이 하거나, 혹은 광원에 대해 수직 방향으로부터 일정 각도로 비틀어서 배향하여 모아레 현상을 방지할 수 있다.

Claims (8)

  1. 광이 입사되는 적어도 하나의 입사면을 포함하는 측면;
    서로 평행하게 배열되는 다수의 프리즘으로 이루어진 제1 프리즘 패턴이 상기 입사면에 대하여 수직 방향으로 배향되어 있는 반사면; 및
    상기 반사면과 마주보며, 제1 프리즘 패턴과 평행하거나 제1 프리즘 패턴과 10도 이내의 각도를 이루도록 배향된 제2 프리즘 패턴이 형성된 출사면을 포함하는 도광판.
  2. 광이 입사되는 적어도 하나의 입사면을 포함하는 측면;
    서로 평행하게 배열된 다수의 프리즘으로 이루어진 제1 프리즘 패턴이 상기 입사면의 수직 방향에 대하여 10도 이내의 각도로 배향되어 있는 반사면; 및
    상기 반사면과 마주보며, 상기 입사면의 수직 방향으로 배향된 제2 프리즘 패턴이 형성된 출사면을 포함하는 도광판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프리즘 패턴의 단면은 삼각형 모양이고, 프리즘 패턴의 피치(배치 간격)은 100㎛ 미만으로 구성된 것을 특징으로 하는 도광판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프리즘 패턴의 단면이 삼각형 모양에서 변형되어 프리즘 산이나 골이 일정한 곡률반경(R)을 갖는 곡면으로 처리된 것을 특징으로 하는 도광판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    반사면과 출사면의 일면 혹은 양면에, 프리즘의 피치보다는 크기가 작고 프리즘의 높이보다는 깊이가 낮은 음각 혹은 양각의 원형 혹은 비정형 패턴이 구비된 도광판.
  6. 제1항 또는 제2항에 따른 도광판;
    상기 도광판의 적어도 하나의 입사면에 광을 입사하는 적어도 하나의 선형 광원;
    상기 도광판의 반사면 측에 배치된 반사판;
    상기 도광판의 출사면의 상방에 배치되고, 입사면에 평행한 방향으로 형성된 제3 프리즘 패턴이 배향되어 있는 프리즘 시트; 및
    상기 프리즘 시트의 상방에 배치된 보호 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 프리즘 패턴은 도광판의 출사면에 대향하는 프리즘 시트의 일면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 보호 시트는, 도광판의 보호와 함께 광을 확산시키는 특성을 겸비하는 시트인 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
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