KR20130078785A - 도광판 및 그 제조방법 - Google Patents

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최관민
장태갑
이재훈
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Abstract

본 발명은 도광판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 백라이트 유닛 어셈블리에서 광원을 삽입할 수 있는 터널이 형성되어 빛손실을 감소시킬 수 있는 도광판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

도광판 및 그 제조방법 {Light Guide Plate and Method for Preparing the Same}
본 발명은 백라이트 유닛에 사용되는 도광판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
광학용 디스플레이 소자로 사용되는 액정 디스플레이는 외부 광원의 투과율을 조절하여 화상을 나타내는 간접 발광 방식으로 광원 장치인 백라이트 유닛이 액정 디스플레이의 특성을 결정하는 중요한 부품으로 사용되고 있다.
백라이트 유닛(Back Light Unit, 이하 "BLU"라 약칭하는 경우가 있다.)에서는 냉음극형광램프 (CCFL : Cold Cathode Fluorescent Lamp), 또는 발광 다이오드 (LED : Light Emitted Diode) 등의 광원을 이용하여 방출되는 빛이 순차적으로 도광판 또는 확산판, 확산 시트 및 프리즘 시트를 통과하여 액정 패널에 도달하게 된다.
여기서, 도광판은 액정 디스플레이(LCD) 장치의 발광 장치로 사용되는 백라이트 유닛(BLU)의 광원 위치별로 구분되는 두가지 타입 중 광원이 Side에서 방출되는 에지 타입(Edge Type)에 사용된다.
에지 타입의 백라이트 유닛에서는, 도 1에 나타난 바와 같이, 광원(20)과 도광판(10)은 정해진 간격을 두고 배치된다. 따라서, 빛이 광원으로부터 도광판으로 들어갈 때 빛의 일부가 도광판 밖으로 새어나가 광량이 줄어드는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하고자 도광판의 측면에 홈을 형성하여 홈에 광원을 끼워서 제조한 광원-도광판 구조가 개발된 바 있다. 그러나, 이러한 구조에서는 기존 대비 입광부의 빛손실을 줄일 수 있으나, 도광판 자체의 광흡수에 의해 상대적 광손실이 있을 수 밖에 없다.
본 발명은 광원으로부터 도입되는 빛의 손실을 감소시킬 수 있는 도광판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 측면 방향으로 광원이 삽입되기 위한 터널이 형성되어 있는 도광판으로서, 상기 도광판은 서로 이격된 광원이 각각 삽입되는 터널이 형성된 터널영역 및 터널이 형성되어 있지 않은 비터널영역,을 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판을 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 도광판의 하부에는 미세 패턴이 형성되어 있는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 터널영역 및 비터널영역은 그 폭의 길이가 각각 도광판의 폭 전체 길이의 40~70% 및 30~60%인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 터널의 높이는 도광판 높이의 50~90%인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 터널은 터널간의 간격이 3~20mm인 것일 수 있다.
본 발명은 또한 바람직한 제2 구현예로서, 판상형의 하부판넬과 터널 형상을 포함하는 상부판넬을 각각 압출한 후, 상기 하부판넬의 상면에 상부판넬의 하면을 합지하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조방법을 제공한다.
상기 구현예에 의한 하부판넬의 상면에는 미세패턴이 형성된 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 광원이 삽입될 수 있는 도광판을 제공할 수 있어 종래 도광판에서 발생하는 문제점인 빛의 손실을 감소시킬 수 있고, 터널의 하부에 형성된 패턴으로 인하여 휘도와 휘도균일도 또한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 백라이트 유닛 어셈블리에서 광원과 도광판을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 도광판의 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도광판에 형성된 터널의 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 도광판에 광원이 삽입된 모습을 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 측면 방향으로 광원(200)이 삽입되기 위한 터널이 형성되어 있는 도광판(100)으로서, 상기 도광판은 서로 이격된 광원이 각각 삽입되는 터널이 형성된 터널영역(310) 및 터널이 형성되어 있지 않은 비터널영역(320)을 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판에 관한 것이다.
상기 터널의 개방된 일 측면으로 광원이 삽입되어 광원으로부터 도광판에 빛이 들어가게 되므로, 종래 광원에서 도광판으로 빛이 들어갈 때 광원과 도광판 사이에 간격 때문에 발생되는 빛손실을 줄일 수 있다.
또한, 종래 도광판, 예를 들어, PMMA(polymethyl methacrylate) 수지로 제조된 도광판은 광투과도가 93% 정도이고, 투과되지 않은 나머지 빛은 도광판 자체에 흡수가 되어 빛손실이 일어나지만, 본 발명의 도광판은 터널이 형성되어 있어, 터널이 형성된 부피만큼 도광판에 의한 빛의 흡수가 일어나지 않아 빛손실을 줄일 수 있다.
한편, 상기 도광판의 하부에는 미세 패턴이 형성되어 있어, 광원으로부터 도입된 빛을 상면으로 균일하게 발산하여 휘도 및 휘도 균일도를 향상시킬 수 있다. 여기서 도광판의 하부의 의미는, 도광판을 판상형의 하부판넬과 터널 형상을 포함하는 상부판넬로 구분했을 때 하부판넬의 상면을 의미하는 것이다. 즉, 그 상면 전체에 미세패턴이 형성된 도광판의 하부판넬과 터널 형상을 포함하는 상부판넬을 합지하여 도광판을 제조할 수 있다.
상기 미세 패턴은 광원과의 거리에 따라 밀도 구배를 달리할 수 있다.
또한, 상기 미세 패턴은 그 형상이 반구형태, 피라미드, 도트, 기타 불규칙한 형태 등등 산란을 일으킬 수 있는 모든 패턴일 수 있으며, 그 크기가 반구 형태일 경우 지름이 20~300㎛일 수 있다.
이와 같은 미세 패턴은 압출 또는 Hot Stamping 방식으로 형성될 수 있다.
상기 구현예에 의한 터널영역 및 비터널영역은 그 폭의 길이가 각각 도광판의 폭 전체 길이의 40~70% 및 30~60%인 것일 수 있다. 이때, 터널영역의 폭의 길이는 터널의 폭의 길이와 동일하다다.
따라서, 상기 터널의 폭으로의 길이는 도광판의 폭으로의 길이의 40~70%인 것일 수 있다. 터널의 길이가 40% 미만이면 짧은 터널에 의한 휘도 상승의 유의차를 보기 어려운 문제점이 있고, 70%를 초과하면, 빈공간의 과다로 인한 신뢰성 즉 고온고습에서의 휨발생의 문제점이 있다.
또한, 상기 터널의 높이는 도광판 높이의 50~90%인 것일 수 있다. 터널의 높이가 50%미만이면 낮은 광량으로 빛의 직전성이 결여 되는 문제점이 있고, 90%를 초과이면 도광판 자체의 두께가 두꺼워짐에 따른 다른 광학부재와의 결합 문제점이 발생될 수 있다. 이때, 상기 터널의 높이는 터널의 하부에서부터 상부까지를 의미하며, 미세패턴이 형성된 경우 미세패턴의 밑면(즉, 미세패턴이 형성되지 않았을 때의 터널의 하부와 동일한 면임)에서 터널의 상부까지를 의미한다.
전술한 바와 같은 도광판은 압출에 의해 제조될 수 있으며, one shot에 의한 압출 다이로 double hole 방식의 터널이 형성된 도광판을 제조함으로써 가격경쟁력과 고휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
구체적으로는 판상형의 하부판넬과 터널 형상을 포함하는 상부판넬을 각각 압출한 후, 상기 하부판넬의 상면에 상부판넬의 하면을 합지하여 도광판을 제조할 수 있으며, 미세패턴은 상기 하부판넬의 상면 전체에 형성된 것일 수 있다.
아울러, 이와 같은 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 어셈블리의 경우 휘도 및 휘도균일도가 향상된 특성을 나타내며, 도광판에 광원을 삽입한 구조의 구현이 가능하여 백라이트 유닛 어셈블리 자체의 부피도 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명을 구체적인 실시예를 통해 설명하겠는바, 본 발명이 이들 실시예에 한정되지 않고 기술적 사상이 허용되는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지 자에 의하여 다양하게 변경되어 실시될 수 있음은 물론이다.
실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 15
압출기(이태리産 오미파社) Double Hole 방식의 Die를 사용하여 PMMA 수지(LG MMA社)를 One Shot공정으로 압출하여 터널이 형성된 PMMA 도광판을 제조하되, 표 1, 표 2 및 표 3에 나타난 바와 같은 패턴의 터널의 하부에 형성되어 있는 도광판을 제조하였다. 이때, 제조된 도광판은 광원이 입사되는 측면 방향으로의 길이가 1200mm이고, 높이는 표 1에 나타난 바와 같다.
실시예 및 비교예에서 제조된 도광판에 대해, 아래와 같은 방법으로 터널 높이에 따른 도광판의 휘도 및 휘도 균일도를 측정하여 그 결과를 표 1에 기재하였다.
또한, 실시예 및 비교예에서 제조된 도광판에 대해, 아래와 같은 방법으로 터널간 간격에 따른 도광판의 휘도 및 휘도 균일도를 측정하여 그 결과를 표 2에 기재하였다.
또한, 실시예 및 비교예에서 제조된 도광판에 대해, 아래와 같은 방법으로 터널 하부에 형성된 패턴 크기에 따른 휘도 및 휘도 균일도를 측정하여 그 결과를 표 3에 기재하였다.
(1) 휘도 측정
휘도계 (모델명 : BM-7, 일본 TOPCON사)를 이용하여 BLU의 중심부에서 휘도를 측정하였다.
(2) 휘도 균일도 측정
휘도계 (모델명 : BM-7, 일본 TOPCON사)를 이용하여 BLU의 중심부를 기준으로 상하 각각 5곳을 나누어 총 25곳에서 휘도를 측정하였다. 측정된 25개의 값에 대하여 휘도의 (Min / Max) 값으로 균일도를 나타내었다.
도광판 터널 패턴 휘도 휘도
균일도
높이
(mm)		 길이
(mm)		 터널간
간격(mm)		 높이
(mm)		 길이
(mm)		 형상 크기
(㎛)
실시예1 2 1200 3 1.2 1200 반구형 200 4250 1.39
실시예2 2 1200 3 1.3 1200 반구형 200 4275 1.39
실시예3 2 1200 3 1.5 1200 반구형 200 4325 1.39
실시예4 4 1200 3 2.0 1200 반구형 200 4401 1.39
실시예5 4 1200 3 3.0 1200 반구형 200 4438 1.39
비교예1 7.2 1200 3 3.5 1200 반구형 200 4523 1.39
비교예2 8.2 1200 3 4.0 1200 반구형 200 4538 1.39
비교예3 8.5 1200 3 4.2 1200 반구형 200 4624 1.39
비교예4 9.2 1200 3 4.5 1200 반구형 200 4657 1.39
비교예5 10.2 1200 3 5.0 1200 반구형 200 4722 1.39
도광판 터널 패턴 휘도 휘도
균일도
높이
(mm)		 길이
(mm)		 터널간
간격(mm)		 높이
(mm)		 길이
(mm)		 형상 크기
(㎛)
실시예6 4 1200 3 3 1200 반구형 200 4438 1.39
실시예7 4 1200 5 3 1200 반구형 200 4321 1.40
실시예8 4 1200 8 3 1200 반구형 200 4315 1.40
실시예9 4 1200 12 3 1200 반구형 200 4289 1.41
실시예10 4 1200 15 3 1200 반구형 200 4155 1.41
비교예6 4 1200 20 3 1200 반구형 200 4105 1.42
비교예7 4 1200 25 3 1200 반구형 200 4025 1.45
비교예8 4 1200 30 3 1200 반구형 200 4012 1.52
비교예9 4 1200 40 3 1200 반구형 200 3865 1.57
비교예10 4 1200 45 3 1200 반구형 200 3820 1.58
도광판 터널 패턴 휘도 휘도
균일도
높이 길이
(mm)		 터널간
간격(mm)		 높이
(mm)		 길이
(mm)		 형상
크기
(㎛)
실시예11 4 1200 5 3 1200 반구형 50 4738 1.28
실시예12 4 1200 5 3 1200 반구형 60 4652 1.30
실시예13 4 1200 5 3 1200 반구형 120 4605 1.32
실시예14 4 1200 5 3 1200 반구형 150 4577 1.35
실시예15 4 1200 5 3 1200 반구형 300 4532 1.39
비교예11 4 1200 5 3 1200 반구형 320 4325 1.39
비교예12 4 1200 5 3 1200 반구형 350 4301 1.40
비교예13 4 1200 5 3 1200 반구형 400 4278 1.41
비교예14 4 1200 5 3 1200 반구형 450 4254 1.41
비교예15 4 1200 5 3 1200 반구형 500 4182 1.42
광측정 결과, 표 1에 나타난 바와 같이, 터널의 높이가 도광판의 높이 기준으로 하여 50~90%를 벗어날 경우, 휘도 균일도는 일정하게 유지되면서, 휘도가 상승하는 것으로 나타나지만, 도광판 두께가 두꺼워질 경우 다른 백라이트 부재와의 결합에 문제가 발생하므로, 바람직하지 않다.
또한, 표 2에 나타난 바와 같이 표 1의 휘도의 상승분 만큼 터널간의 간격을 비례적으로 늘렸을 경우에 휘도 균일도 및 넓어진 램프간의 간격 만큼의 광량 부족에 따른 휘도 저하 문제가 발생되는 것을 알 수 있었다.
또한, 표 3에 나타난 바와 같이 하면 패턴의 형태 즉 반구형의 지름을 달리 할 경우 지름이 작아지면 질수록 휘도 및 균일도가 향상되는 것을 알 수 있었다.
10: 도광판, 20: 광원
100: 도광판, 200: 광원, 300: 터널, 400: 패턴
310: 터널영역, 320: 비터널영역

Claims (8)

  1. 측면 방향으로 광원이 삽입되기 위한 터널이 형성되어 있는 도광판으로서,
    상기 도광판은 서로 이격된 광원이 각각 삽입되는 터널이 형성된 터널영역 및 터널이 형성되어 있지 않은 비터널영역,을 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  2. 제1항에 있어서,
    도광판의 하부에는 미세 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미세 패턴은 그 크기가 20~300㎛인 것임을 특징으로 하는 도광판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터널영역 및 비터널영역은 그 폭의 길이가 각각 도광판의 폭 전체 길이의 40~70% 및 30~60%인 것임을 특징으로 하는 도광판.
  5. 제1항에 있어서,
    터널의 높이는 도광판 높이의 50~90%인 것임을 특징으로 하는 도광판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 터널은 터널간의 간격이 3~20mm인 것임을 특징으로 하는 도광판.
  7. 판상형의 하부판넬과 터널 형상을 포함하는 상부판넬을 각각 압출한 후, 상기 하부판넬의 상면에 상부판넬의 하면을 합지하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하부판넬의 상면에는 미세패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
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