KR20130029317A

KR20130029317A - 광학 막, 광학 막을 포함하는 배광모듈 및 액정 모니터

Info

Publication number: KR20130029317A
Application number: KR1020110107187A
Authority: KR
Inventors: 얀 주오 첸; 원펑 쳉; 하오시앙 린; 주이시앙 창
Original assignee: 엔타이어 테크놀로지 캄파니 리미티드
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2013-03-22
Also published as: TWI448737B; TW201312170A; JP2013061611A; KR101257831B1; US20130063682A1

Abstract

본 발명은 하나의 광학 막에 관한 것으로, 하나의 도광판의 하나의 입광면에 부착된 상태로 다수의 측광원과 함께 하나의 배광모듈을 구성하는데 사용된다. 광학 막에는 특수 설계를 거친 마이크로 구조가 설치되어 다수의 측광원에서 조사된 라이트 빔이 도광판 내로 기울어져 꺾여 입사되도록 한다. 이로써, 도광판이 빛에 혼합된 후 발생된 어두운 구역의 면적이 감소하게 되어 모니터의 효과적인 가시범위를 제공하고, 다수의 측광원 수량을 감소시켜 원가를 낮추는 목적에 도달한다.

Description

　　광학 막, 광학 막을 포함하는 배광모듈 및 액정 모니터{Optical Strip and Backlight Module and LCD Device Having the Optical Strip}

본 발명은 하나의 광학 막(optical film)에 관한 것으로, 특히 하나의 도광판의 하나의 입광면에 부착된 상태로 다수의 측광원과 함께 액정 모니터의 하나의 배광모듈을 구성하는 광학 막과, 상기 광학 막을 포함하는 배광모듈 및 액정 모니터에 관한 것이다.

액정 모니터의 배광모듈로 말하자면, 배광모듈 자체는 하나의 이차원 면광원으로, 만약 LED를 이용하여 현재 사용되는 배광모듈의 냉음극관(Cold cathode fluorescent amp, CCFL)을 대체하려면 반드시 LED 점광원의 특성을 면광원으로 전환해야 한다. 따라서, 하나의 적당한 도광기제가 필요하며, 예를 들어 측광식 배광모듈에 사용되는 도광판(Light Guide Plate,LGP) 등을 통해 광원특성을 바꾸어야 하며, 나아가 하나의 균일한 면광원을 발생하여 액정 모니터에 제공한다.

배광모듈의 구조로는 주로 광원, 도광판, 프리즘렌즈, 확산판과 반사판 등이 있다. 그중, 배광모듈에서 사용하는 광원은 주로 두 가지 종류가 있다. 하나는 CCFL이고, 다른 하나는 LED이다. 광원위치가 다르다는 점에 기초하여 일반적으로 측광식(Side Lighting)과 직하식(Bottom Lighting) 두 종류로 나누어진다. 측광식 배광모듈은 그 이름의 뜻하는 바와 같이 광원을 모듈의 한 옆에 두고 도광판이 광선을 정면 직시방향으로 유도하는 것을 통해 충분한 균일성에 이르는 것이다.

도광판은 액정 모니터의 배광모듈 중의 빛을 유도하는 매개체이다. 측광식 배광모듈을 예로 들면, 도광판은 광선을 액정 모니터 정면으로 사출하여 면판 밝기의 균일성을 통제한다. 도광판의 원리는 광선이 도광판에 입사된 후 발생하는 광반사를 이용하여 도광판의 한 측에 있는 특정구조를 이용하여 반사광을 도광판의 정면으로 유도하는 것이다. 또한, 정면을 향해 쏘는 광선 이외에 어떤 광선은 도광판 아래 부분의 반사판을 통해 다시 한번 도광판으로 입사된다.

일반적인 배광모듈(9)은 하나의 도광판(91)과 다수의LED 측광원(92)을 포함한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 다수의LED 측광원(92)은 도광판(91)의 한 측에 설치된다. 각각의 상기LED측광원(92)에서 투사한 라이트 빔(light beam)은 도광판(91)의 앞 혹은 뒤에 입사되어 하나의 입사광(921)과 하나의 굴절광(922)으로 구분된다. 서로 이웃하는LED 측광원(92)은 라이트 빔을 상기 도광판(91)내로 투사하여 혼합한 후, 상기 도광판(91)에 형성된 라이트 빔에 의해 덮여지지 않은 어두운 구역(923)(라이트 빔(922)이 투사되지 않은 구역)으로 빛을 투사한다. 소위 어두운 구역(923)은 바로 도광판(91)의 출광면(즉, 도광판(91)의 윗표면)에서 보았을 때 특별히 어둡게 보이는 구역(즉, Hot Spot 반딧불 현상)을 말한다. 상기 어두운 구역(923)으로 인해 영상이 불량하게 되는 요소를 방지하기 위하여 상기 LED 현시면판의 배광모듈(9)은 영상을 보여주는(顯示) 범위에서 반드시 상기 어두운 구역(923)을 피해야 한다. 예를 들어, 불투광의 틀로 상기 어두운 구역(923)을 가리는 등이 그것이다. 다시 말해, LED현시면판의 실제적인 현시(顯示) 유효범위(924)는 그 면적이 도광판(91)의 출광면(즉, 도광판(91)의 윗표면)의 면적보다 작아야 하는데, 이와 같은 경우 현시면판의 현시 유효범위(924)의 크기가 작아지므로 개선의 여지가 있다.

도 2와 아래 표1을 참고하면, 일반적인 LED현시면판의 배광모듈(9)중 각종 다른 LED 측광원(92)에 따른 상기 입사광(921)각도(입사각)는 굴절율n=1.55의 도광판(91)내에서 각종 다른 굴절광(922)각도(굴절각)을 가지며, 하기 표1과 같다.

표1 : 일반적인 LED 현시면판의 배광모듈 각 부분의 관련크기

그중, A는 서로 이웃하는 LED측광원 중심점의 거리이고, B는 서로 이웃하는 LED측광원 간격의 거리이며, t는 LED측광원에서 상기 도광판의 입광면에 이르는 거리이고, 입사각(θ°)은 LED측광원의 상기 입사광(921)에서 상기 도광판(91)의 한 입광면(911)에 입사되는 각도이고, 굴절각(θ'°)은 LED측광원(92)의 상기 굴절광(922)이 상기 도광판(91)내에 입사되어 굴절하는 각도이고, C수치는 각각의 서로 이웃하는 LED측광원(92)의 상기 굴절각(922)은 굴절 후 상기 도광판(91)내에 입사되어 빛이 혼합된 후 대부분 삼각형의 어두운 구역(923)의 면적이 가장 큰 고도 거리를 형성한다.

표1에 도시된 바와 같이, 실제적으로 C수치의 크기 역시 상기 어두운 구역(923)면적을 형성하는 크기를 나타내는데, 즉 Hot Spot현상(반딧불 현상)의 난이도를 개선하는 것을 나타낸다. 그러나, C수치는 서로 이웃하는 두 LED측광원(92)의 거리(B)와 서로 이웃하는 LED측광원(92)에서 투사한 라이트 빔이 빛과 혼합된 후 조성하는 결과 매개변수로써 여전히 아래의 기하학 수학식을 통해 계산해 낼 수 있다.

이며, 동시에 아래 결론을 얻게 된다.

(1)상기 LED측광원(92)으로부터 각기 다른 입사광(921)의 입사각(40°, 50°, 60°, 70°)으로, 현재 사용하는 LED측광원의 배광모듈의 실제제품을 적용하여 그 실제관측수치(C)를 얻어 비교하면, 상기 LED측광원(92)의 입사광 (921) 입사각이 60°일때 그 계산으로 얻게되는 수치는 C=5mm로 현재 사용하는 LED측광원의 배광모듈의 실제제품의 어두운 구역 고도(C)수치에 부합됨을 알수 있다. 다시 말해, 현재 LED측광원의 배광모듈의 실제제품은 상기 라이트 빔이 굴절한 빛 경로가 입사광(921)의 입사각이 60°일 때의 기하광학관계에 부합된다. 또한,

(2) B/A가 나타내는 것은 상기 LED측광원(92)의 발광범위와 패키지 크기와 관련된다(예를 들어50/30, 30/20등등).

본 발명의 주요 목적은 하나의 광학 막을 가진 배광모듈 및 액정 모니터를 제공하는 데 있다. 특히, 하나의 도광판의 한 입광면에 부착된 상태로 상기 입광면에 대응되는 다수의 측광원이 투사한 라이트 빔이 상기 도광판 내에 입사되어 빛이 혼합된 후 발생하는 어두운 구역의 면적을 적게하여 모니터의 효과적인 가시범위를 제공하는 기능을 가지는 것이다.

본 발명의 다음 목적은 하나의 광학 막과 상기 광학막을 가진 배광모듈및 액정 모니터를 제공하는데, 광학 막에 적당한 구조 모양의 다수의 마이크로 구조를 설치하고, 상기 측광원이 상기 도광판 내의 라이트 빔 확산각도를 증가하게 하고, 나아가 상기 측광원의 수량을 감소시켜 원가 절감의 목적에 도달한다.

상술한 목적에 도달하기 위해 본 발명은 하나의 광학 막을 제시하는데, 이는 하나의 도광판의 한 입광면에 부착된 상태로 다수의 측광원과 함께 사용하는데, 이는 하나의 사입면과 하나의 사출면으로 정의된다. 상기 사입면에는 하나의 마이크로 구조가 설치되어 측광원에서 조사된 하나의 라이트 빔이 상기 사입면으로부터 상기 광학 막으로 입사되며, 상기 사출면은 상기 광학판의 입광면과 서로 밀착되어 상기 광학 막 내의 상기 라이트 빔이 도광판 내로 굴절된다.

상기 광학 막과 다수의 측광원으로 구성된 배광모듈 구조는 적어도 아래 관계식에 부합되어야 한다.

그중, B는 서로 이웃하는 측광원의 간격거리이고, C'는 각각의 서로 이웃하는 두 측광원의 라이트 빔이 굴절을 한 후 상기 도광판내에 입사되어 삼각형 모양의 어두운 구역의 면적을 형성하는 최대고도 거리이며,

는 상기 측광원의 라이트 빔이 사입면에 입사되는 각도이고,

는 상기 측광원의 라이트 빔이 상기 사출면에서 상기 도광판 내로 입사되는 각도이며, n은 상기 도광판의 굴절율이고, nt는 상기 광학 막의 굴절율이다.

하나의 구체적인 실시예 중에서 상기 사입면의 마이크로 구조의 넓이 깊이비(P/H) 수치는 적어도 아래 관계식에 부합되어야 한다.

그중, P는 상기 마이크로 구조의 넓이이고, H는 상기 마이크로 구조의 깊이이다.

하나의 구체적인 실시예 중에서 상기 광학 막은 적어도 아래 조건에 부합되어야 한다.

도 1은 일반적인 LED 현시면판의 배광모듈 개략도면이다.
도 2는 일반적인 LED 현시면판의 도광판과LED 측광원 투사 예시 경로도면이다.
도 3은 본 발명의 광학 막의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4A 는 일반적인 LED 측광원에서 투사된 라이트 빔이 도광판 내에 입사되는 정방향 빛의 예시도면이다.
도 4B는 일반적 인LED 측광원에서 투사된 라이트 빔이 도광판에 입사되는 경사진 방향 빛의 예시도면이다.
도 5는 본 발명의 광학 막에 첨부되는 도광판의 LED측광원에서 투사한 라이트 빔이 도광판 내로 입사되는 경사진 방향 빛의 예시도면이다.
도 6은 본 발명의 광학 막의 실시예 1에서 6까지의 입사각과 굴절각 대응관계를 나타내는 그래프를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 광학 막에 첨부되는 도광판내에서 LED측광원이 굴절하는 개략도면이다.
도 8은 본 발명의 광학 막을 LED측광원의 입사각 60도 이하의 두 LED 측광원 사이의 거리 B와 굴절각

이 각각 C' 수치와 른 대응 관계를 나타내는 그래프를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 광학 막의 마이크로 구조가LED 측광원에서 굴절한 후의 개략도면이다.
도 10은 본 발명의 광학 막 상의 마이크로 구조의 넓이와 깊이의 비율P/H수치가 너무 커서 빛 경로가 벗어나는 현상을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 광학 막을 LED측광원의 입사각 0도 이하의 굴절각

과 마이크로 구조의 넓이 깊이의 비율P/H수치가 각각 광학 막의 굴절율nt와 다른 대응관계를 나타내는 그래프를 도시한 것이다.
도 12A 내지 도 12C는 각각 본 발명의 광학 막 상의 마이크로 구조의 실시 개략도면이다.
도 13은 본 발명의 광학 막을 도광판을 부착하지 않을 때와 본 발명의 광학 막을 부착한 각 그룹의 도광판이 각기 다른 매개변수 아래서 나타나는 광학효과를 비교하는 표를 나타낸 도면이다.
도 14 A 내지 도 14D는 각각 본 발명의 광학 막을 구성하는 배광모듈의 실시예를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 것은 본 발명의 광학 막의 실시예를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 광학 막(1), 특히 하나의 마이크로 구조를 설치하여 광선이 경사지게 꺾이는 투광막은 하나의 도광판(2)의 한 입광면(21)에 부착된 상태가 되고, 또한 다수의 측광원(3)과 배합하여 나아가 하나의 액정 모니터에 사용되는 배광모듈(100)을 제공한다. 상기 도광판(2)은 입광면(21)과 하나의 출광면을 가지고 있으며, 상기 출광면은 상기 도광판(2)의 윗표면이고, 상기 입광면(21)과 서로 수직이다. 또한, 상기 다수의 측광원(3)은 입광면(21)과 서로 대응되며, 또한 하나의 예정된 거리로 떨어져 있는 위치처에 설치된다. 상기 광학 막(1)은 라이트 빔의 한 사입면(110)과 하나의 사출면(11)으로 정의된다. 그중, 상기 사입면(11)에는 하나의 마이크로 구조(111)가 설치되어 상기 측광원(3)에서 조사된 하나의 라이트 빔(31)이 사입면(11)으로부터 상기 광학 막(1)으로 입사도록 한다. 상기 사출면(12)은 상기 도광판(2)의 입광면(21)과 서로 밀착되어 광학 막(1)내의 상기 라이트 빔(31)이 굴절한 후 다시 상기 도광판(2)내로 비추어 입사되도록 한다.

본 실시예에서 상기 다수의 측광원(3)은 다수의LED 발광 이극체(LED)로 구성된LED측광원(3)(이하, LED측광원이라 칭함)이고, 또한 상기 도광판(2)의 입광면(21)과 서로 대응된다. 상기 광학 막(1)은 상기LED측광원(3)에서 투사한 라이트 빔(31)을 굴절시킨 후 다시 상기 도광판(2) 내부로 입사된다. 각각의 상기 LED측광원(3)에서 투사한 상기 라이트 빔(31)은 상기 라이트 빔(31)이 도광판(2)에 입사되기 전 혹은 후에 하나의 입사광(311)과 하나의 굴절광(312)으로 구분한다.

서로 이웃하는 두 개의 LED측광원(3)은 상기 라이트 빔(31)을 상기 광학 막(1)을 통해 도광판(2)내로 투사하여 빛을 혼합한 후, 상기 도광판(2)내 상기 라이트 빔(31)으로 덮여지지 않는 어두운 구역(8)을 형성하고, 그 면적은 광학 막(1)의 상기 어두운 구역(923) (도면1에서 예시)의 면적보다 축소되어 비교적 큰 현시(顯示) 유효범위를 가지게 한다. 상기 광학 막(1)의 상기 사입면(11)의 상기 마이크로 구조(111)는 연속성의 반원주 모양의 마이크로 구조, 연속성의 파도모양 마이크로 구조, 확산입자를 가진 마이크로 구조 또는 불규칙적인 모양의 마이크로 구조 중의 하나이다. 본 발명의 상기 광학 막(1)의 굴절율(nt)의 적당한 범위는 1.45~1.65사이가 양호하다.

관련된 예정 수치(예를 들어, 도광판 굴절율n=1.55, 광학 막 굴절율nt=1.62)와 수학적 계산을 거친 후, 본 발명의 광학 막(1)은 아래 관계식에 부합되는 것이 비교적 양호하다.

그중, B는 서로 이웃하는 두 측광원 사이의 거리이며, C'각각의 서로 이웃하는 두 측광원의 라이트 빔이 굴절을 거친 후 상기 도광판내로 입사되어 하나의 어두운 구역을 형성하는 면적의 최대고도 거리이고, θ_i는 상기 측광원의 라이트 빔(입사광)이 입사면에 입사되는 각도(입사각)이고, θ_t(θi)는 상기 측광원의 라이트 빔(굴절광)이 사출면에서 상기 도광판 내로 입사되는 각도(굴절각)로 이는 또한 입사각(

)하에서 입사광이 경사지게 굴절되는 최대 굴절각도이기도 하며, N은 상기 도광판의 굴절율이고, Nt는 상기 광학 막의 굴절율이다.

도 3과 표 1에 도시된 것을 참고하여 설명한다. 이는 본 발명의 광학 막(1)의 한 구체적인 실시예로 굴절율 n=1.55의 상기 도광판(2)을 예를 들면, 상기 LED측광원(3)의 상기 입사광(312)각도가 60 °일 때(

=60 °), 상기 도광판(2)의 상기 입광면(21)상에 굴절율nt=1.62인 본 발명 광학 막(1)이 부착된 상기 입사광 및 상기 굴절광(312)과 상기 광학 막이 부착되지 않은 상기 LED측광원(3)의 굴절 라이트 빔(도면 1의 일반적인 동일한 조건에서 상기 입사광(921)과 굴절율(922)은 서로 동일하며, 따라서 도3에서 허선으로 표시됨)의 비교를 통해 알 수 있듯이, 상기 도광판(2)의 상기 입광면(21)에 본 발명의 광학 막(1)을 부착한 후 상기 굴절광(312)이 상기 도광판(2)에 입사된 후의 굴절각도는

>40 °이고, 본 발명의 광학 막(1)을 부착하지 않은 도광판(2)의 굴절각도는 θ'=34 °이다(표 1참고).

이로써, 본 발명의 광학 막(1)이 굴절한 후, 상기 굴절광(312)과 일반적인 기술의 굴절광(922)이 나타내는 굴절각도는 증가하여 상기 어두운 구역(8)의 C' 수치 범위가 축소되어 Hot Spot현상(반딧불 현상)을 해결하게 된다. 본 발명에서 제출한 상기 광학 막(1)의 빛 경사 꺾임 각도

가 아래 관계식에 부합될 때, 본 발명의 상기 LED측광원(3)의 입사광(312)각도는 60°(

=60 °)이고, 본 발명의 배광모듈은 일반적인 기술보다 더욱 작은 어두운 구역(8)범위를 얻게 된다.

이밖에, 본 발명의 상기 광학 막(1)의 구조 넓이깊이비(P/H), 상기 LED측광원(3)의 입사광(312) 각도가 0°(

=0°)일 때, 반드시 아래 관계식에 부합된다.

구체적으로, 본 발명의 전술한 두 관계식을 설명하면 아래와 같다.

도 4A, 도 4B 및 도 5 에서, 도 4A와 도 4B는 각각 일반적인 LED측광원에서 투사한 라이트 빔이 도광판내의 정방향으로 입사되는 빛의 경로와 경사지게 입사되는 빛의 경로를 나타내는 개략도이다. 도 5는 본 발명의 광학 막을 부착한 도광판의 LED측광원에서 투사한 라이트 빔이 도광판 내로 경사지게 입사되는 빛의 경로를 나타내는 개략도이다.

도 4A, 도 4B및 도 5에서 도시된 바와 같이, 이는X-Y-Z좌표축으로 정의되는데, 상기 LED측광원(92, 3)은 각각 상기 입광면(911, 21)을 통해 도광판(91,2)내로 입사되고, 기하광학 내부의 전반사 정리원리(Total Internal Reflection, TIR)를 기초로 라이트 빔을 먼 곳의 옆쪽으로 전달한다. 상기 라이트 빔이 도광판(91,2)내의 취광구조(7)(인쇄망점, 마이크구조, V도랑, 프리즘렌즈 혹은 반사면 등)에 도달할 때 라이트 빔은 상방을 향해 면광원으로 된다. 상기 LED측광원(92,3) 발광각도는 램블튼(Lambertian)광원분포형태와 근사하여 상기 도광판(91、2)내의 상기 굴절광(922、312)거리Z축(법선0° 방향)＜±60도 각이 주요 확산범위(예를 들어 도 4A, 도 4B 및 도 5의 각각의 사선구역)가 되게 한다.

상술한 정의의 X-Z평면에서 상기 도광판(91、2)내의 상기 굴절광(922、312)의 빛 경로는 도 4A의 정방향 경로와 도 4B와 및 도 5의 경사 빛 경로가 된다. 도 5의 상기 도광판(2)의 상기 입광면(21)에 본 발명의 광학 막(1)을 부착하고 상기 광학 막(1)이 경사진 빛의 경로를 파괴하는 전반사(Total Internal Reflection, TIR)로 취광의 목적을 발생시키며, 또한 서로 이웃하는 LED측광원(3) 사이의 취광량을 증가시키고 상기 어두운 구역(8)의 면적을 축소시키며 C수치도 축소된다.

도 6과 표 2에 도시된 것을 참고하면, 도 6은 본 발명의 광학 막의 구체적인 실시예 1에서 6까지의 개별 입사각과 굴절각의 대응관계를 나타내는 그래프를 도시한 것이다. 표 2는 본 발명의 광학 막을 부착한 실시예1부터 6(1a~1f)의 도광판(2)과 본 발명의 광학 막을 부착하지 않은 실시예(1x)가 각각 LED측광원(3)에서 투사된 라이트 빔 입사각이 0도와 60도(

=0°와

=60°)일때, 각각 발생하는 굴절율

, 굴절율

의 테스트 수치표이다. 그중, 본 발명의 광학 막(1) 개별 실시예1-6 (각각 곡선1a~1f는 실시예 1-6을 표시함)은 입사각

=0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°로 굴절각

을 만든 그래프(도 6)인데, 이를 통해 표 2에서 대응되는 수치를 얻을 수 있다.

표2: 본 발명의 광학 막의 구체적인 실시예 1에서 6까지의 테스트 수치(단위:도)

예를 들어, 일반적으로 상용되는 모니터 면판의 LED측광원(3)의 규격(입사광 장각≤60도)을 예로 들면, 입사각

이 60도이고, 상기 어두운 구역(8)의 C' 수치가 5mm일 때, 본 발명의 광학 막 실시예(1a)의 상기 굴절각

은 80도이며, 상기 입사각

이 0도일 때 상기 굴절각

은 30도이다. 또한, 본 발명인 광학 막(1)을 부착한 도광판(2)(실시예1a)과 상기 광학 막(1)을 부착하지 않은 도광판(2)(실시예1x) 두 개를 비교하면, 상기 LED측광원(3)의 입사각

이 0도일 때 양자의 굴절각

의 차이는 20도이며, 상기 LED측광원(3)의 입사각

이 60도일 때 양자의 굴절각

차이는 46도나 된다.

따라서, 본 발명의 광학 막(1)을 부착한 상기 도광판(2)(실시예1a)은 상기 굴절각

이 상기 LED측광원(3)의 입사각

이 0도 혹은 60도일 때와 상관없이 상기 굴절각

의 각도는 본 발명의 광학 막(1)을 부착하지 않은(실시예1x) 굴절각 보다 크며, 이는 어두운 구역(8)의 면적이 갈수록 작아짐을 나타낸다.

도 7, 도 8을 참고하면, 도 7은 본 발명의 광학 막을 부착한 도광판 내에 LED측광원을 굴절시키는 개략도면이다. 도 8은 본 발명의 광학 막의 LED측광원의 입사각 60도 이하의 서로 이웃하는 두 LED측광원 사이의 간격거리B와, 굴절각

이 각각 각기 다른 C' 수치 상의 대응관계를 나타내는 그래프를 도시한 것이다.

즉, 본 발명의 광학 막(1)은 경사진 방향의 기하광학 분석에 근거하여, 상기 LED측광원(3) 각도의 입사각

을 통해 그 굴절각

과 서로 이웃하는 두 LED측광원(3) 사이의 간격거리B로 인해 발생하는 상기 어두운 구역(8)의 C' 수치는 아래 관계식에 부합된다.

따라서, 위의 식을 통해 추론할 수 있듯이

치가 아래 식 범위에 부합된다는 전제하에서 비교적 작은 C' 수치를 얻게 되는데, 이 역시 어두운 구역을 축소하는 가장 양호한 효과에 도달한다.

이어 앞의 식에서 다음 식을 추론할 수 있다.

본 발명에서

치는 반드시

치보다 작아야 하는데 그렇지 않으면 광학 막(1)과 도광판(2) 양자의 접촉면 사이에는 전반사가 일어나 라이트 빔이 도광판(2)에 도달하지 못하는 우려가 발생한다.

본 발명 중에서 B수치를 이미 알고 있다는 상황하에서 적당하게 설계한 광학 막(1)의 마이크로 구조(111)의 넓이깊이비(P/H)치 혹은 광학 막(1)과 도광판(2) 사이의 굴절율 차이치를 통해 상기

수치가 위의 식 범위에 부합되도록 조정한다.

상술한 관계식으로 알 수 있듯이, 상기 도광판(2)의 상기 입광면(21)에 광학 막(1)을 부착한 후, 상기 LED측광원(3)의 빛 혼합 후 발생하는 어두운 구역(8)이 만들어지는데, 그중 상기 어두운 구역(8)의 C' 수치 변화와 상기 LED측광원(3) 사이의 간격거리B와 상기 굴절각

의 관계에 부합된다. 다시 말하면, 각기 다른 두 LED측광원(3) 사이의 간격 거리B에서 광학 막(1)을 가장 작은 굴절각

으로 설계한다.

도 8에서와 같이 상기 어두운 구역(8)의 C' 수치는 4의 그룹의 각기 다른 거리(1mm, 2mm, 3mm와 5mm)를 설정할 때의 그래프 곡선이며, 두 LED측광원(3) 사이의 간격거리B와 상기 굴절각

은 한 쌍의 대응관계를 나타낸다.

예를 들어 말하면, 일반적인 현시면판에 실제 상용하는 비교적 구체적인 LED측광원(3)의 규격(입사각

≤60)및 상기 어두운 구역(8)의 C' 수치가 3mm인 그래프 곡선을 기준으로 대응되는 두 개의 수치 매개변수를 가진다.

(1)두 개의 LED측광원(3)의 사이 간격거리B가 9mm일때 대응하는 상기 굴절각

은 50도이고, 이는 표 2의 광학 막(1)을 부착하지 않은 상기 도광판(2)(실시예1x)의 상기 굴절각

34도 보다 16도 크며, 광학 막을 부착하지 않은 어두운 구역의C을 계산해 보면 대략 5.4mm로 C'치 역시 상기 어두운 구역(8)의 면적을 감소시킨다. 또한

(2) 서로 이웃하는 두 개의 LED측광원(3) 사이의 간격거리B가 12mm일 때 대응하는 상기 굴절각

은 60도이며, 이는 표 2의 광학 막(1)을 부착하지 않은 상기 도광판(2)(실시예1x)의 굴절각

이 나타낸 34도 보다 26도 크다.

이상 서술한 데이타는 본 발명의 광학 막(1)이 효과적으로 LED측광원(3)의 빛과 혼합된 후 형성되는 어두운 구역(8)의 면적을 감소시킴을 나타내며, C' 수치가 3mm의 그래프 곡선에 대응하는 두 서로 이웃하는 LED측광원(3)의 간격 거리 B에 의해 두 개의 서로 이웃하는 LED측광원(3)의 거리를 조정할 수 있고, C' 수치 역시 동시에 상기 어두운 구역(8)의 면적을 감소시킬 뿐만 아니라, 도 1의 일반적인 광학 막(1)을 부착하지 않았을 때 필요한 LED측광원(91)의 수량을 감소하는 목적에 이를 수 있다. 그러나, 상기 광학 막(1)과 상기 도광판(2) 재료 사이에 전반사의 상황이 발생하는 것을 방지하기 위해 상기 굴절각

은 전반사 현상을 피하기 위한 임계각도는 아래 관계식에 부합해야 한다.

즉, 상술한 굴절각

의 관계식에 의해 너무 큰 각도의 굴절각

의 설계를 피하여 LED측광원(3)이 투사한 상기 라이트 빔(31)이 광학 막(1)과 도광판(2) 양자의 접촉면 사이에 전반사가 발생하여 라이트 빔이 도광판(2)으로 입사되지 못하는 현상을 막을 수 있다.

도 9, 도 10, 도 11을 참고하면, 도 9는 본 발명의 광학 막의 마이크로 구조가 LED측광원을 통해 굴절하는 것을 나타내는 개략도면이다. 도 10은 본 발명의 마이크로 구조의 넓이깊이비 P/H수치가 너무 커서 빛 경로가 벗어나는 현상을 나타내는 개략도면이다. 도 11은 본 발명의 광학 막이 LED측광원에서의 입사각이 0도 이하의 굴절각

과 마이크로 구조의 넓이깊이비P/H치가 각각 다른 광학 막 굴절율nt상에서의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 LED측광원(3)의 입사각

가 0도인 라이트 빔(31)이 상기 도광판(2)에 투사된 후 경사되게 굴절된 상기 굴절각

역시 상기 어두운 구역(8)의 C'치 크기에 영향을 미치는 요소이다. 기하 광학분석에 근거하면, 상기 굴절각

과 상기 광학 막(1)의 사입면(11)에 설치된 마이크로 구조(111)의 깊이H는 관련이 있고, 또한 본 발명의 광학 막(1)에 설치된 마이크로 구조(111)는 하나의 연속적인 반원주 모양의 마이크로 구조이며, 또한 상기 마이크로 구조(111)의 넓이깊이비(P/H)수치는 아래 나열한 관계식을 부합시켜야 한다.

그중, P는 상기 마이크로 구조(111)의 넓이, H는 상기 마이크로 구조(111)의 깊이이다. 하나의 구체적인 실시에 중에서 P치는 20μm에서 200μm 사이가 가장 양호하다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 광학 막(1)의 마이크로 구조(111)의 표면 구조P/H치가 ＜2일때, 상기 마이크로 구조(111)의 구조 깊이(H)는 너무 큰 것을 나타내는데, 이는 쉽게 상기 LED측광원(3)이 투사한 라이트 빔(31)의 경로가 어긋나 도광판에 들어오지 못하는 현상을 발생시킨다. 따라서, 광학 막(1)의 마이크로 구조(111)는 더욱 적어도 아래 조건에 부합되어야 한다.

(1) 넓이깊이비P/H＞2 및

(2) 굴절각

＞10도

도 11을 참고하면, 그중 LED측광원(3)에서 투사한 상기 라이트 빔 (31)의 입사각

이 0도에서 상기 도광판(2)내에 입사되는 굴절각

과 상기 마이크로 구조(111)의 넓이깊이비P/H수치는 각각 광학 막의 굴절율nt이 1.49, 1.55, 1.62 등 3개 그룹의 각기 다른 광학 막(1)의 대응관계 중에서 알 수 있는데, 반드시 넓이깊이비 P/H가 2보다 큰 조건에 부합하여 빛 경로의 기울어지는 현상을 피해야하며, 또한 반드시 광학 막(1)을 부착하지 않았을 때의 굴절각

＞10 도(참고 표 2)보다 큰 제한에 부합되는 전제하에 3개 그룹의 각기 다른 굴절율nt이1.49, 1.55,1.62의 상기 광학 막(1)으로 구성된 곡선의 최적구역범위가W이고, 즉, 만약 상기 마이크로 구조(111)의 넓이깊이P/H치가 고정되면, 상기 광학 막(1)의 재료 굴절율(nt)이 높을수록 상기 라이트 빔(31)의 굴절광(312)이 상기 도광판(2)내에 입사되어 형성하는 굴절각

역시 갈수록 커진다. 상대적으로 상기 어두운 구역(8)을 형성하는 면적은 갈수록 작아지고 C'치 거리 역시 상대적으로 작아져 Hot Spot현상을 개선하는 효과 역시 더욱 좋아진다. 다시 말하면, 서로 이웃하는 두 LED측광원(3) 사이의 거리B수치를 이미 알고 있는 상황에서 광학 막(1)의 마이크로 구조(111)의 넓이깊이비(P/H)수치 혹은 광학 막(1)과 도광판(2) 사이의 굴절율 수치의 차이를 바꿈으로써 C' 수치의 거리를 상대적으로 작게 조정한다.

도 12A 내지 도 12C는 각각 본 발명의 광학 막 상의 마이크로 구조의 개략도면이다. 그중, 상기 광학 막(1)의 사입면(11)은 도 12A에 도시된 연속성 파도모양의 마이크로 구조(111a)인데, 이는 도 12B에 도시된 확산입자를 가진 마이크로 구조(111b) 혹은 도 12C에 도시된 불규칙 모양 혹은 머리카락 모양의 구조(111c)일 수도 있다.

상술한 도 12A 내지 도 12C의 광학 막(1)의 연속성 파도모양 마이크로 구조(111a), 확산입자의 마이크로 구조(111b) 및 불규칙 모양 혹은 머리카락 모양의 마이크로 구조(111c) 역시 동일하게 도 10에서 서술한 상기 마이크로 구조(111)의 조건을 만족시켜야 하는데, 즉

(1) 넓이깊이비P/H＞2 및

(2) 굴절각

＞10도를 만족시켜야 한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광학 막을 부착하지 않은 도광판 실시예 및 본 발명의 광학 막을 부착한 각 그룹의 도광판 실시예의 각기 다른 배광모듈 매개변수 하의 광학효과를 비교하는 비교표이다. 그중, 각 그룹 실시예의 광학 막은 매개변수 LED간격거리를

,

, P/H로 하여 각각 3그룹의 B치(B=5 mm, B=10 mm, B=14 mm)를 테스트 한 후 형성되는 어두운 구역의 범위 C'(C'=3 mm, C'=5mm)이다.

도면 13에 도시된 바와 같이, 실시예(#1)는 본 발명의 광학 막(1) 부착하지 않은 도광판(2) 실시예인데, 본 발명의 광학 막(1)을 부착한 도광판(2)의 실시예(#2~#7)를 통해 아래 관계식에 부합됨을 알 수 있다.

및

또한, 넓이깊이비P/H＞2와 굴절각

＞10 도의 조건 범위내에서 Hot Spot(반딧불 현상)가 발생하는가 여부는, 즉 상기 어두운 구역(8)의 크기의 판별근거이기도 하다(도 13에서 ○으로 표시하면 부합, □는 부합되지 않음, △는 가능).

실시예(#6-1)과 실시예(#6)을 통해 다음을 알 수 있다:

관계식 범위를 초과했을 때는 Hot Spot현상이 발생하며, 이는 어두운 구역(8)이 지나치게 커지는 문제를 발생하게 된다. 이밖에, 또 다른 실시예(#4)에서 알 수 있는 것은C'치=5일 때 (B=5、B=10)조건과, C'치=3일 때 (B=5)의 조건이

관계식에 부합되지만,

관계식 범위에 부합되지 않는다. 따라서, 상기 도광판(2)에는 여전히 상기 어두운 구역(8)이 조성한 Hot Spot를 볼 수 있다.

다시 말하면, 도 13의 수치로 알 수 있는 것은 상기 광학 막(1)을 부착한 실시예(#2)와 실시예(#7)는 각각 C'치=5와 3일 때 각 3그룹B치(B=5, B=10, B=14)가 모두

관계식에 부합되며, 또한

관계식 범위에 부합되어 어두운 구역(8)의 면적을 감소시키고, 상기 LED측광원(3)의 수량을 저하하려는 목적을 조정하게 된다.

도 14A 내지 도 14D는 각각 본 발명의 광학 막으로 구성된 개략도면이다. 그중, 각 광학 막(1)으로 구성된 다른 배광모듈 실시예의 각기 다른 점은 아래와 같다.

1. 도 14A는 본 발명인 광학 막(1)으로 구성된 배광모듈(100a), 상기 도광판(2a)중의 한 면으로 망점구조로 구성된 취광구조(7a)이다.

2. 도 14B는 본 발명인 광학 막(1)으로 수성된 배광모듈(100b), 상기 도광판(2b)중의 한 면으로 V도랑으로 구성된 취광구조(7b)이다.

3. 도 14C는 본 발명인 광학 막(1)으로 구성된 배광모듈(100c), 상기 도광판(2c) 중 한 면은 불규칙의 오목볼록구조(에를 들어 분사제작과정)의 방식으로 구성된 취광구조(7c)이다.

4. 도 14D는 본 발명인 광학 막(1)으로 구성된 배광모듈(100d), 상기 도광판(2d)중 서로 대응되는 양면이 각각 단면이V도랑(등 방향과 수직)(7d)과 단면 망점 혹은 불규칙의 오목볼록 구조(2d)로 구성된 것이다.

도 14A내지 14D에 도시된 바와 같이 본 발명의 광학 막(1)은 도광판(2a, 2b, 2c, 2d)의 입광면에 부착된 후 광학 막(1)의 사입면 옆의 약간의 LED측광원(3)에 배합되어 하나의 배광모듈(100a, 100b, 100c, 100d)을 구성한다. 각각의 상기 배광모듈(100a, 100b, 100c, 100d)은 도광판(2a, 2b, 2c, 2d)의 출광면의 한 액정 면판(94)에 대응되고 조립되어 하나의 액정 모니터를 구성한다. 도 14A 내지 도 14D에서 도시된 실시예에서, 도광판(2a, 2b, 2c, 2d)의 출광면에는 또 다른 광학막(93)이 덮어져 있어 나아가 균광효과와 고출광의 시각효과를 제공하게 된다.

비록 본 발명이 여러 가지 실시예를 통해 전술한 바와 같이 제시했지만 이에 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 본 발명의 정신과 범위 내에서 가한 어떠한 수정과 변화도 본 발명의 권리 범위에 드는 것임을 밝혀둔다.

100, 100a, 100b, 100c, 100d :배광모듈(backlight module)
1:광학 막(optical film)
11:사입면(incident surface)
111, 111a, 111b, 111c:마이크로 구조(micro structure)
12:사출면(out-warding surface)
2, 2a, 2b, 2c, 2d:도광판(light guide plate)
21:입광면(light-incident surface)
3:측광원(side-light source)
31:라이트 빔(light beam)
311:입사광(incident light)
312:굴절광(refractive light)
7, 7a, 7b, 7c, 7d:취광구조(light-capturing structure)
8:어두운 구역(dark area)
9:배광모듈(backlight module)
91:도광판(light guide plate)
92:LED측광원(side-light source)
921:입사광(incident light)
922:굴절광(refractive light)
923:어두운 구역(dark area)
924:유효구역(effective window)
93:광학막(optical membrane)
94:액정면판(LCD panel)

Claims

하나의 광학 막에 있어서,
상기 광학 막은 하나의 도광판의 하나의 입광면에 부착된 상태로 다수의 측광원과 함께 사용되며, 상기 광학 막은 하나의 사입면과 하나의 사출면을 가지며, 상기 사입면에는 하나의 마이크로 구조가 있어 각 개별적인 측광원에서 조사된 라이트 빔을 사입면으로부터 광학 막 중으로 입사되도록 하며, 상기 사출면은 도광판의 상기 입광면과 서로 밀착되어 상기 라이트 빔이 광학 막에 더 경사지게 굴절된 후, 다시 상기 도광판 내로 입사되고, 상기 광학 막과 다수의 측광원으로 구성된 구조는 하기 관계식에 부합되며,

여기서, B는 서로 이웃하는 두개의 이 측광원 간의 간격거리, C'는 각 개별의 서로 이웃하는 두 개의 측광원의 라이트 빔이 경사지게 굴절된 후 상기 도광판 내로 입사되어 형성된 어두운 구역 면적의 최대 고도거리이고,
는 상기 측광원의 라이트 빔이 상기 사입면에 입사되는 각도,
는 상기 측광원의 라이트 빔이 상기 사출면에서 도광판 내로 입사되는 각도, n은 상기 도광판의 굴절율, nt는 상기 광학 막의 굴절율인, 광학 막.
제1항에 있어서,
상기 사입면의 마이트로 구조의 넓이깊이비 수치는 아래 관계식에 부합되며,

여기서, P는 상기 마이크로 구조의 넓이, H는 상기 마이크로 구조의 깊이로, 아래 조건 10°<
및 2＜P/H에 부합해야 하고, P치는 20μm에서200μm사이인, 광학 막.
제1항에 있어서,
상기 사입면의 마이크로 구조는 연속성의 반원주 모양 마이크로 구조, 연속성 파도모양의 마이크로 구조, 확산입자를 가진 마이크로 구조 또는 불규칙 모양의 마이크로 구조 중의 하나이며, 상기 광학 막 굴절율nt의 수치는 1.45~1.65사이이고, 상기 측광원은 다수의 LED발광 이극체로 구성되는, 광학 막.
하나의 도광판, 상기 도광판은 하나의 입광면과 하나의 출광면을 가지며, 상기 출광면과 입광면은 수직이고,
다수의 측광원은 상기 입광면과 서로 대응하는 위치처에 설치되고,
하나의 광학 막은 하나의 사입면과 하나의 사출면을 가지며, 상기 사입면에는 하나의 마이크로 구조가 설치되어 각 개별의 측광원에서 조사된 하나의 라이트 빔이 사입면으로부터 광학 막으로 입사되며, 상기 사출면은 상기 도광판의 입광면과 서로 밀착하여 상기 라이트 빔이 광학 막에 의해 경사지게 굴절된 후, 다시 도광판 내부로 입사되고,
상기 광학 막과 상기 다수의 측광원으로 구성된 구조와, 상기 마이크로 구조의 넓이깊이비 수치는 각각 아래 관계식에 부합되며,

여기서, B는 두 서로 이웃하는 측광원 사이의 간격거리이고, C'는 각 개별의 두 측광원의 라이트 빔이 경사지게 굴절된 후 도광판내로 입사되어 하나의 어두운 구역을 형성하는 최대 고도거리이고,
는 상기 측광원의 라이트 빔이 사입면으로 들어오는 각도,
는 상기 측광원의 라이트 빔이 사출면에서 도광판 내로 입사되는는 각도이고, n은 상기 도광판의 굴절율, nt은 상기 광학 막의 굴절율인, 하나의 광학 막을 포함하는 배광모듈.
제4항에 있어서,
상기 사입면의 마이크로 구조의 넓이깊이비 수치는 아래 관계식에 부합되며,

여기서, P는 상기 마이크로 구조의 넓이, H는 상기 마이크로 구조의 깊이로 아래 조건 10°<
및 2＜P/H에 부합되며, P치는 20μm에서 200μm사이이고, 상기 사입면 상의 마이크로 구조는 연속성 반원주 모양의 마이크로 구조, 연속성 파도모양의 마이크로 구조, 확산입자를 가진 마이크로 구조, 혹은 불규칙 모양의 마이크로 구조 중의 하나이며, 상기 광학 막 굴절율nt의 수치는 1.45~1.65사이이고, 상기 측광원은 다수의 LED발광 이극체로 구성되는, 하나의 광학 막을 포함하는 배광모듈.
하나의 도광판, 상기 도광판은 하나의 입광면과 하나의 출광면을 가지며, 상기 출광면과 상기 입광면은 수직이고,
다수의 측광원은 상기 입광면과 서로 대응하는 위치처에 설치하고,
하나의 액정 면판, 상기 액정 면판은 상기 도광판의 출광면에 대응되며,
하나의 광학 막, 상기 광학 막은 하나의 사입면과 사출면을 가지며, 사입면에는 하나의 마이크로 구조가 설치되어 각 개별의 측광원에서 조사된 하나의 라이트 빔을 사입면으로부터 상기 광학 막으로 입사되게 하고, 상기 사출면은 도광판의 입광면과 서로 밀착하여 라이트 빔이 광학 막에 의해 경사되게 굴절한 후 다시 도광판 내로 입사되고,
상기 광학 막과 상기 다수의 측광원으로 구성된 구조와 상기 마이크로 구조의 넓이깊이비 수치는 각각 아래 관계식에 부합되며,

여기서, B는 두 개의 서로 이웃하는 측광원의 간격거리이고, C'는 각 개별적인 서로 이웃하는 두 개의 측광원의 라이트 빔이 굴절된 후 상기 도광판 내로 입사되어 형성된 하나의 어두운 구역 면적의 최대 고도거리이고,
는 상기 측광원의 라이트 빔이 사입면으로 입사되는 각도이고,
는 상기 측광원의 라이트 빔이 사출면에서 도광판 내로 입사되는 각도, n은 상기 도광판의 굴절율, nt은 상기 광학 막의 굴절율인, 하나의 광학 막을 포함하는 액정 모니터.
제6항에 있어서,
상기 사입면의 마이크로 구조의 넓이깊이비 수치는 아래 관계식에 부합되며,

여기서, P는 상기 마이크로 구조의 넓이, H는 상기 마이크로 구조의 깊이로, 아래 조건 10°<
및 2＜P/H에 부합되고, P수치는 20μm에서 200μm사이이며, 상기 사입면의 마이크로 구조는 연속성 반원주 모양의 마이크로 구조, 연속성 파도모양의 마이크로 구조, 확산입자를 가진 마이크로 구조, 혹은 불규칙적인 모양의 마이크로 구조 중의 하나이고, 상기 광학 막의 굴절율nt의 수치는 1.45~1.65사이이며, 상기 측광원은 다수의 LED발광 이극체로 구성되는, 하나의 광학 막을 포함하는 액정 모니터.