KR20130099890A - 도광판 및 백라이트 유닛 - Google Patents

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light
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최관민
두준길
장태갑
김민정
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코오롱인더스트리 주식회사
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Abstract

본 발명은 도광판 및 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도광판의 측면에 위치한 광원으로부터 빛이 입사되는 입광부에 패턴이 형성된 도광판에 있어서, 상기 패턴은 그 패턴 밀도가 밀(密)한 부분과 소(疎)한 부분이 주기성을 가지면서 반복되도록 형성되고, 밀도가 밀한 부분과 소한 부분 사이에 패턴의 밀도가 그라데이션 형태로 변화하도록 형성되어, 휘도 수준은 유지하면서 휘도 균일도가 향상된 도광판 및 백라이트 유닛에 관한 것이다.

Description

도광판 및 백라이트 유닛 {Light Guide Plate and Backlight Unit}
본 발명은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display)에 사용되는 도광판과 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
광학용 디스플레이 소자로 사용되는 액정 디스플레이 (Liquid Crystal Display, 이하 “LCD"라 약칭하는 경우가 있다)는 자체적으로 빛을 발할 수 없어 별도의 광원을 두고 이를 이용하여 화상을 나타내는 간접 발광 방식으로 광원 장치인 백라이트 유닛(Back Light Unit, 이하 “BLU"라 약칭하는 경우가 있다)이 액정 디스플레이의 전체 밝기와 균일도를 결정하는 중요한 부품으로 사용되고 있다.
백라이트 유닛은 기존에 냉음극 형광램프 (CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp), 또는 외부전극형광램프 (EEFL: External Electrode Fluorescent Lamp)를 많이 사용하였으나, 최근에는 에너지 절감과 보다 밝으며, 특정한 조건에서 부분적으로 밝기를 조절하여 에너지 효율을 극대화하고 명암비(Contrast)를 높여 보다 뛰어난 화질을 구현하고, 특히 유독한 수은(Ag)를 사용하지 않아 친환경적인 특성을 가지고 있는 LED(Light Emitting Diode)의 사용이 급격히 증가하고 있다.
백라이트 유닛은 광원을 하면 또는 측면에 두고, 광원이 하면에 위치할 때는 확산판을 두어 빛의 균일도를 향상시키며, 광원이 측면에 위치하면 도광판을 두어 측면에서 입사되는 빛이 전면으로 나갈 수 있도록 광경로를 조정하고, 균일하게 나갈 수 있도록 한다. 그리고 도광판이나 확산판 위에 확산시트 및 프리즘 시트를 올려 그 빛이 전면으로 모아지고, 균일하게 하여 액정 패널에 도달하게 된다. 또한 도광판 또는 확산판의 하부에는 액정 패널로 전달되지 못하고 경로를 벗어난 광을 다시 반사하여 이용될 수 있도록 함으로써 광원의 이용 효율을 증가시키기 위한 반사 시트가 구비된다.
BLU의 하단 전면에 LED를 분포시킨 직하형 BLU는 뛰어난 화질을 구현할 수 있기는 하지만 많은 수의 LED를 소모하여 가격이 높고, 다수의 LED를 사용하게 됨에 따라 높은 소비전력을 필요로 하며, 발열량이 많아 제품의 내구성을 저하시키는 문제점이 있다. 또한 후면에 놓인 LED가 전면에서 보이지 않도록 일정한 간격을 두고 확산판이 위치하게 됨에 따라 상대적으로 에지형 BLU에 비하여 두께가 두꺼워 디자인 측면에서 상대적으로 단점을 가지고 있다.
이에 LED 광원을 BLU의 측면에 분포시킨 에지형 BLU의 적용 범위가 확대되고 있다.
에지형 BLU는 BLU의 한 면 이상에 광원을 부착하여 전면으로 빛이 분포되도록 도광판을 사용하여 제작된다. 이러한 에지형 BLU는 직하형 BLU에 비하여 LED의 수를 줄여 가격과 발열량을 줄이고 보다 얇은 BLU를 만들 수 있는 반면에, 밝기가 상대적으로 낮고 영상 부분 제어 기능을 구현할 수 없다는 문제점이 있다.
최근 이러한 에지형 BLU의 문제점을 개선하기 위하여 여러 가지 노력들을 하고 있으며, LED 자체의 발광량을 늘려 밝기를 높이는 것도 이러한 시도 중의 하나이며, 도광판의 측면에서 입사한 빛이 도광판을 지나고 난 후 전면으로 출사하는 광을 늘려 휘도를 향상시키기 위하여 상면에 프리즘, 렌티큘라 (Lenticular), 마이크로렌즈 어레이 (Micro Lens Array, MLA) 등의 패턴 삽입하기도 한다.
또한 도광판의 하단에는 실크 스크린(Silk Screen) 인쇄, 레이저(Laser) 가공, 기계 가공 등으로 가공하여 측면에서 입사한 빛이 보다 높은 광량을 가지고 균일하게 전면으로 출사할 수 있도록 하고 있으며, 최근에는 임프린팅 (Imprinting) 등에 대한 개발도 활발하게 진행되고 있다.
이러한 도광판은 기존에 광원이 위치한 측면에서 도광판으로 빛이 입사할 때 가능하면 많은 양의 빛을 그대로 받아들여 전면으로 그 방향을 전환할 수 있도록 경면 가공을 진행하였다. 경면 가공은 표면의 조도를 최소화하여 평탄화시키는 작업으로, 입사광이 최대한 입사할 수 있도록 하는 가공인데, 이러한 경면 가공으로 인하여 LED가 위치하는 부분에 가까이 위치한 도광판의 상면은 매우 밝은데, LED와 LED의 사이에 놓이는 중간 부분은 어두워 특정 부분이 더 밝은 얼룩(Hot Spot)이 발생한다. 따라서 도광판 위에서 볼 때 LED에 가까이 있는 부분과 그렇지 않은 부분 사이의 휘도의 차이가 높아 균일도가 낮아짐에 따라 이를 개선하기 위한 추가적으로 확산 시트와 같은 광학 시트가 적층되어야만 하며, 이에 따라 휘도가 저하되는 문제가 발생한다.
이를 개선하기 위하여 최근에는 LED가 위치하여 빛이 입사하는 도광판의 측면부인 입광부에 다양한 종류의 패턴을 부여하는 세레이션 공정 (Serration)을 도입하여 전체 광량을 일부 손해보더라도 균일도를 향상시켜 화질을 개선하는 방향으로 진행하고 있다.
그러나, 기존의 패턴 부여 방식은 일반적으로 레이저로 패턴을 만들거나 기계 가공을 사용할 경우 광량의 손해뿐만 아니라 균일도를 향상시키는 측면에서도 제한적인 성능을 발휘하여 이에 대한 개선이 필요하다.
일반적으로 도광판의 상면에 놓이는 렌티큘라, 프리즘, 마이크로 렌즈 어레이 등과 같은 패턴은 측면에서 들어오는 광을 굴절시켜 휘도를 상승시키는 역할을 한다. 이때 도광판의 하면에는 스크린 인쇄, 레이저 가공, 기계 가공 등에 의해 패턴이 형성되어 측면에서 들어오는 빛이 내부 전반사를 이루는 과정에서 하면의 패턴에 부딪혀 도광판의 전면부로 빛의 방향이 전환되게 된다.
기존에는 도광판의 측면 중 광원으로부터 빛이 입사하는 면인 입광부에 경면 가공을 실시하여 보다 많은 빛을 손실 없이 받아들일 수 있도록 하였다. 그러나, 이렇게 입사된 광은 도광판의 측면 중 입광부에 맞은편인 대광부로 직진하여 진행하게 되고, 이에 따라, 입광부 중 광원에 대응하는 영역인 명부와, 명부를 제외한 영역인 암부 간의 밝고 어두움이 명확하게 구분되어, 명부에는 주변보다 더 밝은 부분(Hot Spot)을 만들게 되고, 이에 따라 휘도 균일도를 높이기 위하여 도광판의 상면에 필요 이상의 확산 시트를 적층해야만 했다.
이를 개선하기 위하여 최근에는 도광판의 입광부에 대하여 세레이션(Serration) 공정을 진행하여 입광부에 패턴을 형성한 도광판이 개발되었고, 상기 도광판은 입광부에 형성된 패턴으로 인하여 패턴이 형성되지 않은 도광판에 비하여 상대적으로 도광판에 입사하는 광이 보다 넓게 확산되어 휘도 균일도가 상승하는 효과를 나타내었다 (도 1).
그러나, 도광판의 입광부에서 광원과의 위치에 따라 입사되는 빛의 양이 다르므로, 위와 같은 세레이션 공정에 의해 도광판의 입광부 전체에 패턴을 부여하더라도 균일하게 형성된 패턴에 의해 빛의 양에 따른 확산 성능의 차별성을 기대하기는 어려운 바, 휘도 균일도의 상승도 제한적인 문제점이 있었다.
본 발명은 도광판의 입광부에 형성되는 패턴의 밀도 또는 크기를 조정하여 백라이트 유닛의 휘도 균일도를 향상시킬 수 있는 도광판을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 도광판의 측면에 위치한 광원으로부터 빛이 입사되는 입광부에 패턴이 형성된 도광판에 있어서, 상기 패턴은 패턴의 밀도가 최고인 지점에서 밀도가 최저인 지점으로 그라데이션(gradation) 형태로 형성되고, 또한, 패턴의 밀도가 최저인 지점에서 밀도가 최고인 지점으로 그라데이션 형태로 형성되는 것임을 특징으로 하는 도광판을 제공한다.
상기 구현예에 의한 패턴은 하기 식 I에 의해 규정되는 패턴간 거리에 따라 그라데이션 형태로 형성되는 것일 수 있다.
bmin < b1 < [bn <]n-1 bmax ---(I)
여기서, bmin 내지 bmax는 인접한 패턴간 거리로서, bmin은 인접한 패턴간 거리 중 최단 거리이고, bmax는 인접한 패턴간 거리 중 최장 거리이며, [bn <]n-1은 n-1의 값에 따라 반복되는 반복단위로서 n-1의 값의 따라 반복될 때 bn은 수열의 형태로 변화하며, n은 2이상의 정수이다.
상기 구현예에 의한 패턴은 마이크로 렌즈 패턴 또는 렌티큘라 패턴인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 패턴은 마이크로 렌즈 패턴이고, 하기 식 II 및 식 III에 의해 bmin 및 bmax이 각각 규정되는 것일 수 있다.
bmin > (1/10) x r (II)
bmax < 20 x r (III)
여기서, bmin은 인접한 패턴간 거리 중 최단 거리이고, bmax 은 인접한 패턴간 거리 중 최장 거리이며, 2r은 마이크로 렌즈 패턴 단면의 지름이다.
상기 구현예에 의한 마이크로 렌즈 패턴은 그 단면의 지름(2r)이 1㎛ ~ 1㎜인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 패턴은 그 패턴 주기(b)가 식 IV에 의해 규정되는 것일 수 있다.
Figure pat00001
(IV)
여기서, a는 광원의 주기이고, b는 패턴 주기로서 패턴의 밀도가 최고인 지점 사이의 주기 또는 패턴의 밀도가 최저인 지점 사이의 주기를 의미함.
상기 구현예에 의한 패턴은 양각 또는 음각 패턴인 것일 수 있다.
상기 구현예의 의한 패턴은 밀도가 소(疏)한 부분에 비해 밀(密)한 부분에서 패턴의 크기가 상대적으로 크게 형성되는 것일 수 있다.
본 발명은 또한 바람직한 제2 구현예로서, 도광판의 측면에 위치한 광원으로부터 빛이 입사되는 입광부에 패턴이 형성된 도광판에 있어서, 상기 입광부는 광원에 대응하는 영역인 명부와 명부 이외의 영역인 암부로 구성되며, 상기 명부에 패턴이 형성되고, 암부에는 패턴이 형성되지 않은 것임을 특징으로 하는 도광판을 제공한다.
상기 구현예에 의한 패턴은 그 패턴 주기(c)가 식 V 에 의해 규정되는 것일 수 있다.
Figure pat00002
(V)
여기서, a는 광원의 주기이고, c는 패턴 주기로서 패턴이 형성되는 부분의 패턴 형성 시작 지점, 중간 지점 및 끝 지점 중 선택된 지점 사이의 주기를 의미함.
상기 구현예에 의한 패턴은 양각 또는 음각 반구형 마이크로 렌즈 패턴이고, 그 지름이 1㎛ ~ 3㎜인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 패턴은 양각 또는 음각 렌티큘라 패턴이고, 그 길이가 10㎛ ~ 10㎜인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 패턴은 그 크기가 소한 부분에 비해 밀한 부분에서 상대적으로 크게 형성되는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 도광판은 그 재질이 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴계 수지, 올레핀 수지, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 및 이들의 유도체로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.
본 발명은 또한 바람직한 제3 구현예로서 상기 도광판을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명에 따르면, 도광판의 입광부에 형성된 패턴의 밀도 또는 크기를 조정함으로써, 백라이트 유닛의 휘도 손실 없이 휘도 균일도를 향상시킬 수 있는 도광판을 제공할 수 있다.
도 1은 도광판의 입광부에 세레이션 공정이 적용되지 않은 도광판(a) 및 세레이션 공정이 적용된 도광판(b)이 광원에서 나온 빛을 확산시켜 나타내는 휘도 균일도를 보여주는 사진이다.
도 2는 도광판과 그 측면에 위치한 광원을 나타낸 모식도이다.
도 3은 도광판의 입광부에 패턴이 밀도가 높은 부분과 낮은 부분이 순차적으로 형성된 도광판으로서, 패턴이 가로와 세로 방향에 따라 각각 일직선으로 형성된 도광판(A) 및 동일한 면적에 가능하면 많은 패턴이 들어갈 수 있도록 마름모 형태의 교차점마다 패턴이 형성된 도광판(B)을 나타낸 것이다.
도 4는 도광판에서 입광부에 마이크로 렌즈 패턴이 형성되되, 그 밀도가 밀한 부분과 소한 부분이 주기성을 가지며 반복되도록 형성된 도광판을 나타낸 것이다.
도 5는 도광판에서 명부와 암부로 구성되는 입광부 중 명부에만 마이크로 렌즈 패턴이 형성된 도광판을 나타낸 것이다.
도 6은 도광판에서 명부와 암부로 구성되는 입광부 중 명부에만 렌티큘라 패턴이 형성된 도광판을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 비교예에 따른 도광판의 휘도와 휘도 균일도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예(1-1 내지 1-7)의 도광판에 형성된 음각 마이크로 렌즈 패턴의 밀도 변화에 따른 휘도 및 휘도 균일도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예(2-1 내지 2-7)의 도광판에 형성된 양각 마이크로 렌즈 패턴의 밀도 변화에 따른 휘도 및 휘도 균일도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예(3-1 내지 3-9) 및 비교예(3-1 내지 3-4)의 도광판에 형성된 음각 마이크로 렌즈 패턴의 패턴 주기 변화에 따른 휘도 및 휘도 균일도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예(4-1 내지 4-7)의 도광판에 형성된 음각 마이크로 렌즈 패턴의 패턴 크기 변화에 따른 휘도 및 휘도 균일도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예(5-1 내지 5-7)의 도광판에 형성된 음각 마이크로 렌즈 패턴이 명부의 중심을 기준으로 형성된 면적의 변화에 따른 휘도 및 휘도 균일도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예(6-1 내지 6-7)의 도광판에 형성된 음각 마이크로 렌즈 패턴의 패턴 크기 변화에 따른 휘도 및 휘도 균일도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시예(7-1 내지 7-7)의 도광판에 형성된 렌티큘라 패턴이 명부의 중심을 기준으로 형성된 면적의 변화에 따른 휘도 및 휘도 균일도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 실시예(8-1 내지 8-6) 및 비교예(8-1)의 도광판에 형성된 음각 마이크로 패턴의 패턴간 최단거리의 변화에 따른 휘도 및 휘도 균일도 변화를 나타낸 그래프, 즉, 패턴의 밀도가 밀한 부분의 밀도 변화에 따른 휘도 및 휘도 균일도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 16는 본 발명의 실시예(9-1 내지 9-5) 및 비교예(9-1 및 9-2)의 도광판에 형성된 음각 마이크로 패턴의 패턴간 최장거리의 변화에 따른 휘도 및 휘도 균일도 변화를 나타낸 그래프, 즉, 패턴의 밀도가 소한 부분의 밀도 변화에 따른 휘도 및 휘도 균일도 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 도광판의 측면에 위치한 광원으로부터 빛이 입사되는 입광부에 패턴이 형성된 도광판에 있어서, 상기 패턴은 패턴의 밀도가 최고인 지점에서 밀도가 최저인 지점으로 그라데이션(gradation) 형태로 형성되고, 또한, 패턴의 밀도가 최저인 지점에서 밀도가 최고인 지점으로 그라데이션(gradation) 형태로 형성되는 것임을 특징으로 하는 도광판 에 관한 것이다.
여기서, 그라데이션 형태란, 예를 들어, 패턴의 밀도가 최고인 지점에서 밀도가 최저인 지점으로 패턴의 밀도가 점진적으로 변화(감소)하며, 또한, 밀도가 최저인 지점에서 그 다음 패턴의 밀도가 최고인 지점으로 패턴의 밀도가 점진적으로 변화(증가)하되, 패턴의 밀도가 최고인 지점 및 패턴의 밀도가 최저인 지점이 주기적으로 나타나도록 패턴이 형성된 형태를 의미한다.
또한, 패턴의 밀도가 최고인 지점과 밀도가 최저인 지점의 밀도는 그라데이션 형태로 형성된 패턴의 밀도 사이의 상대적인 개념이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 도광판(10)에 있어서 입광부(11)는 광원(20)으로부터 광이 입사되는 일 표면을 의미하는 것으로서, 도광판(10)에 대하여 일정 거리를 두고 위치한 다수 개의 광원(20)에 대응하는 입광부(11) 영역을 명부(12)라 하고, 입광부(11)에서 명부(12)를 제외한 나머지 영역을 암부(13)라 한다. 또한, 광원(20)의 중심 사이의 거리를 광원의 주기(a)라 한다.
도광판의 입광부에 패턴이 균일하게 형성되어 있을 경우, 다수 개의 광원으로부터 입사되는 빛이 패턴에 의해 보다 넓게 확산되어 휘도 균일도가 향상될 수 있으나, 동일 입광부 내에서도 광원과의 거리에 따라 입사되는 빛의 양이 달라 휘도 균일도 향상에 한계가 있을 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명은 입광부에 형성되는 패턴의 밀도 구배가 주기적으로 변화하도록 하여, 도광판의 전체적인 휘도는 저하되지 않으면서 휘도 균일도는 향상시킨 도광판에 관한 것이다. 즉, 전술한 바와 같이 도광판의 입광부에 패턴이 형성되어 있되, 패턴의 밀도가 최고인 지점 및 패턴의 밀도가 최저인 지점이 주기적으로 나타나도록 패턴이 형성된 도광판에 관한 것이다. 여기서, 상기 구배는 선형 구배, 비선형 구배 등을 포함하는 개념이다.
한편, 여기서, 패턴의 밀도가 최고 지점 사이의 거리 또는 패턴의 밀도가 최저 지점 사이의 거리가 패턴 주기(b)이고, 패턴의 밀도가 최고 지점과 패턴의 밀도가 최저 지점 사이의 밀도 변화가 그라데이션 형태, 즉, 점진적으로 변화하는 형태로 나타남으로써 도광판에 입사된 광이 급격한 밝기 변화 없이 주변으로 순차적으로 확산되어 도광판이 전체적으로 높은 휘도 균일도를 나타낼 수 있다 (도 3).
구체적으로, 본 발명에 따른 도광판의 입광부에 형성된 패턴은 하기 식 I에 의해 규정되는 패턴간 거리에 따라 그라데이션 형태로 형성되는 것일 수 있다.
bmin < b1 < [bn <]n-1 bmax ---(I)
여기서, bmin 내지 bmax는 인접한 패턴간 거리로서, bmin은 인접한 패턴간 거리 중 최단 거리이고, bmax는 인접한 패턴간 거리 중 최장 거리이며, [bn <]n-1은 n-1의 값에 따라 반복되는 반복단위로서 n-1의 값의 따라 반복될 때 bn은 수열의 형태로 변화하며, n은 2이상의 정수이다. 바람직하게는 n은 2이상 15이하의 정수일 수 있다.
예를 들어, n=2일 경우, 상기 식 I은 bmin < b1 < b2 < bmax 이고, n=3일 경우, 상기 식 I은 bmin < b1 < b2 < b3 < bmax 이가 되고, n=4일 경우, 상기 식 I은 bmin < b1 < b2 < b3 < b4 < bmax 이 될 수 있다.
일반적으로 수열이란, N을 정의역으로 하는 실수값(또는 복소수값) 함수 f(n)을 수열이라고 한다. 보통, 자연수(번호) n에 대응하는 함수값을 an으로 쓰고 제n항 또는 일반항이라고 하고, a1을 첫째항(초항)이라고 한다.
따라서, 상기 반복단위 [bn <]n-1에서 bn이 수열의 형태로 변화한다는 의미는 n=2일 경우, bn이 b1, b2가 되어, 결국, 반복단위 [bn <]n-1 은 “b1 < b2 <”가 된다는 것이고, n=3일 경우, bn이 b1, b2, b3가 되어 결국, 반복단위 [bn <]n-1 은 “b1 < b2 < b3 <”가 되어, 결국, 반복단위 [bn <]n-1 은 “b1 < b2 < b3 <”가 된다는 것이다.
상기 패턴은 마이크로 렌즈 패턴 또는 렌티큘라 패턴인 것일 수 있다.
또한, 상기 패턴이 마이크로 렌즈 패턴이고, 하기 식 II 및 식 III에 의해 bmin 및 bmax이 각각 규정되는 것일 수 있다.
bmin > (1/10) x r (II)
bmax < 20 x r (III)
여기서, bmin은 인접한 패턴간 거리 중 최단 거리이고, bmax 은 인접한 패턴간 거리 중 최장 거리이며, 2r은 마이크로 렌즈 패턴 단면의 지름이다. 상기 마이크로 렌즈 패턴인 경우, 그 지름은 1㎛ ~ 1㎜일 수 있다.
상기 bmin이 1/10 x r 이하면 패턴간의 중첩도가 높아 패턴의 윗 부분만 남게 되므로 광학적으로 빛의 진행 방향을 바꾸어주는 패턴의 성능을 할 수 없으며, 상기 bmax 의 거리가 20 x r 이상이면 광학적으로 빛의 진행 방향을 바꾸어 주는 패턴의 효과가 미미하여 본 발명에 따른 도광판의 도광판으로서의 성능을 보장할 수 없다. 바람직하게는, (1/10) x r < bmin < 2 x r 이고, 5 x r < bmax < 20 x r 일 수 있다.
상기 패턴 주기(b)는 하기 식 IV에 의해 규정되는 것일 수 있다.
Figure pat00003
(IV)
여기서, a는 광원의 주기이고, b는 패턴 주기로서 패턴의 밀도가 최고 지점 사이의 거리 또는 밀도가 최저 지점 사이의 거리를 의미한다. 더욱 바람직하게는, 상기 광원의 주기(a)는 3~50mm의 정수일 수 있고, 상기 마이크로 렌즈 패턴 주기(b)는 (1/2) x a < b < 4 x a 일 수 있다.
이때, 입광부에 형성된 패턴은 양각 또는 음각 패턴일 수 있으며, 구체적으로, 마이크로 렌즈 패턴 또는 렌티큘라 패턴일 수 있다. 상기 마이크로 렌즈 패턴은 빛의 확산과 집중에 효과적이며, 렌티큘라 패턴은 그 형상이 단순하여 도광판의 측면에 가공하더라도 공정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
패턴이 마이크로 렌즈 패턴인 경우, 그 지름은 1㎛ ~ 1㎜일 수 있으며, 지름이 1㎛ 미만이면 렌즈의 패턴으로 역할을 하여 빛이 입광된 후 광의 경로를 조절하는 것이 아니라, 도광판의 표면에서 확산 반사를 일으켜 도광판으로 들어가는 광량 자체가 줄어들어 휘도가 떨어지는 문제점이 있고, 1㎜ 초과이면 빛이 여러 개의 렌즈로 나누어져서 도광판에 입사함으로써 다양한 방향으로 빛이 도광판 내부로 들어가 휘도가 균일하게 나누어지는 역할을 하지 못하고, 두 세 개의 렌즈를 통해서만 도광판 내부로 빛이 들어가 휘도 균일도를 상승 시키는데 문제점이 있다. 예를 들어 렌즈마다 서로 다른 방향으로 빛이 들어가고, 각 렌즈마다 들어가는 빛의 각도가 달라 열개의 렌즈가 있다면 열 가지의 방향으로 빛이 나누어져 들어감으로써 보다 균일도가 향상되지만 렌즈가 너무 커져 렌즈 두 세 개만을 통하여 도광판 안으로 빛이 들어가면 두 세 개의 방향으로만 빛이 출사하여 휘도 균일도가 낮아질 수 있는 것이다. 바람직하게는, 상기 마이크로 렌즈 패턴은 그 지름이 50㎛ ~ 500㎛일 수 있다.
한편, 입광부에 형성된 패턴의 밀도가 밀한 부분의 확산 특성을 극대화하기 위하여, 패턴의 밀도가 상대적으로 낮게 형성된 소한 부분에 비해 크기가 큰 패턴을 밀한 부분에 형성시킴으로써 휘도 균일도를 더욱 향상시킬 수 있다. 도광판의 입광부에 패턴을 부여한다는 것은 그 패턴을 통하여 광의 확산이 많이 일어나도록 하여 휘도 균일도를 향상시키기 위함이다. 따라서, 패턴의 밀도가 높은 부분에 대하여 패턴의 지름이 커질수록 유리할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 도광판은 패턴에 의한 광확산 효과에 의한 휘도 균일도 향상을 위해 입광부에 형성된 패턴이 그 밀도 구배를 달리하여 형성된 도광판으로서, 광확산 효과에 의한 휘도 균일도 향상을 극대화하기 위하여 입광부의 명부 범위 내에만 패턴이 형성되고 암부에는 패턴이 형성되지 않은 형태일 수 있다. 이는 입광부를 구성하는 명부와 암부의 밀도 구배를 극단화한 형태이며, 도광판의 입광부 전체의 패턴이 형성되어 암부에 비해 명부에서의 패턴의 밀도가 높아 도광판 수지의 밀도가 낮아지고 이에 따라 상대적으로 고온, 고습 등의 신뢰성에 대하여 취약할 수 있는 단점을 극복하면서, 보다 향상된 휘도 균일도를 나타낼 수 있도록 할 수 있다. 이때, 명부 내에서 패턴의 밀도 또는 크기를 변화시켜 휘도 균일도를 향상시킬 수도 있다.
명부에만 패턴이 형성된 경우, 패턴 주기(c)는 하기 식 V에 의해 규정되는 것일 수 있다.
Figure pat00004
(V)
여기서, a는 광원의 주기이고, c는 패턴 주기로서 패턴이 형성되는 부분의 패턴 형성 시작 지점, 중간 지점 및 끝 지점 중 선택된 지점 사이의 주기를 의미한다. 더욱 바람직하게는, 상기 광원의 주기(a)는 3~50mm의 정수일 수 있고, 상기 마이크로 렌즈 패턴 주기(b)는 (9/10) x a < c < (11/10) x a 일 수 있다.
이 때, 상기 패턴이 양각 또는 음각 반구형 마이크로 렌즈 패턴일 경우, 그 지름은 1㎛ ~ 3㎜일 수 있으며, 지름이 1㎛ 미만이면 휘도가 떨어지는 문제점이 있고, 3㎜ 초과이면 휘도 균일도가 낮아지는 문제점이 있다. 바람직하게는, 상기 마이크로 렌즈 패턴은 그 지름이 10㎛ ~ 1㎜일 수 있다. 패턴이 밀도 구배를 가지며 입광부 전체적으로 형성된 경우의 마이크로 렌즈 패턴의 지름인 1㎛ ~ 1㎜에 비해 1㎛ ~ 3㎜로 큰 이유는, 명부에만 패턴이 형성된 경우 패턴이 형성되지 않은 암부에도 LED에서 나온 빛이 도광판 내로 다 들어가지 않는 경우가 있어, 이러한 경우 손실되는 빛의 양을 최소화하기 위한 것이다.
또한, 상기 패턴이 양각 또는 음각 렌티큘라 패턴일 경우, 그 길이가 10㎛ ~ 10㎜일 수 있으며, 길이가 10㎛ 미만이면 휘도가 낮아지는 문제점이 있고, 10㎜ 초과이면 휘도 균일도가 낮아지는 문제점이 있다. 바람직하게는, 상기 렌티큘라 패턴은 그 길이가 500㎛ ~ 5㎜일 수 있다. 마이크로 렌즈의 경우 렌즈의 주변, 특히 상하가 막혀져 단락이 발생할 수도 있는 형태이지만, 렌티큘러 렌즈는 위아래가 연결되어 있어 LED에서 나온 빛이 위쪽 또는 아래쪽 방향으로 출사하여도 마이크로 렌즈에 비하여 상대적으로 렌티큘러 렌즈가 빛의 손실이 적을 수 있다. 따라서 충분히 패턴이 큰 상태에서도 휘도 균일도의 향상을 가져올 수 있고, 필요에 따라 하나의 LED를 하나의 렌티큘러 렌즈가 전체적으로 감싸 안을 수도 있어 크기가 커질 수 있다. 예를 들어 크기가 5mm인 LED가 있다면, 지름이 5mm인 렌티큘러 렌즈를 형성하여 하나의 렌티큘러 렌즈 속에 하나의 LED가 정확하게 들어갈 수 있도록 하는 경우도 가능하다.
본 발명의 도광판은 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴계 수지, 올레핀 수지, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 및 이들의 유도체로 구성된 군에서 선택된 재질로 제조될 수 있다.
또한, 상기 도광판에 형성된 패턴은 레이저 가공, 기계 가공, 실크 스크린 인쇄, 임프린팅, 잉크젯 등의 공정에 의해 형성될 수 있다.
본 발명은 또한, 전술한 도광판을 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 휘도 저하 없이 휘도 균일도가 향상된 특성을 나타낸다.
이하 본 발명을 구체적인 실시예를 통해 설명하겠는바, 본 발명이 이들 실시예에 한정되지 않고 기술적 사상이 허용되는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지 자에 의하여 다양하게 변경되어 실시될 수 있음은 물론이다.
[비교예 1-1 내지 1-3]
표 1에 기재된 패턴형태, 패턴크기 및 패턴간격에 따라 도광판의 입광부에 패턴을 형성하는 세레이션 공정을 적용하였다.
이때, 패턴간격은 개별 패턴의 중심간의 거리를 의미한다.
비교예 1-1
도광판은 폴리메틸메타크릴레이트 수지(Grade HP202, LG MMA제)를 이용하여 공압출하였다.
전체 도광판의 두께는 3mm로 하였으며, 압출된 도광판은 광원에서 빛이 입사하는 입광부에 대하여 경면 가공을 실시하였다.
비교예 1-2
비교예 1-1에서 경면 가공된 도광판의 입광부에 세레이션 공정을 적용하되, 밑변의 길이가 300㎛, 높이가 150㎛이며, 밑변에 대하여 각도가 45도, 꼭지점의 각도가 90도인 피라미드 형태의 바이트(Bite)를 이용하여 도광판에 대하여 수직으로 가공하여 세레이션 공정을 진행하여, 프리즘 패턴을 간격 없이 균일하게 입광부 전체에 형성하였다. 상기 프리즘 패턴은 연속으로 가공할 경우 톱니 형태로 만들어져, 양각이면서 음각인 형태를 나타낸다.
비교예 1-3
비교예 1-1에서 경면 가공된 도광판의 입광부에 아래와 같은 세레이션 공정을 적용하여, 음각 마이크로 렌즈 패턴을 300㎛의 간격으로 균일하게 입광부 전체에 형성하였다.
구리로 형성된 판에 DFR (Dry Film Photoresist, Grade FF-1000, 코오롱 인더스트리 Accuimage)를 라미네이션(Lamination)시킨 후, 지름이 300㎛인 구형의 패턴을 반복적으로 형성한 필름을 위에 놓고 노광을 실시하였다. 그리고 이 구리판을 현상하여 구형의 패턴 부분이 노출되도록 한 후 에칭(Etching)을 실시하여 음각의 마이크로 렌즈들을 만들었다. 이 위에 실리콘 수지를 이용하여 구리판 위의 음각의 마이크로 렌즈를 전사시켜 양각의 마이크로 렌즈가 형성된 필름 몰드 (Mold)를 만들고, 도광판의 측면에 자외선 경화형 수지를 도포한 후 필름 몰드를 압착하고 자외선 경화를 통하여 도광판의 측면에 음각의 마이크로 렌즈 패턴이 형성되는 세레이션 공정을 진행하였다.
비교예 패턴 형태 패턴크기 패턴 간격
1-1 - - -
1-2 프리즘 밑변 300㎛
높이 150㎛		 간격 없이
입광부 전체에 균일하게 가공
1-3 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 300㎛
입광부 전체에 균일하게 가공

[실시예 1-1 내지 1-7]
표 2에 기재된 패턴형태, 패턴크기, 패턴간격 및 패턴주기에 따라 도광판 입광부에 패턴을 형성하는 세레이션 공정을 적용한 것을 제외하고, 비교예 1-3과 동일한 방법으로 도광판을 제조하였다.
이때, 패턴 간격은 인접한 패턴간의 거리를 의미하는 것이며, 또한, 패턴 주기(b)능 밀도가 가장 높은 지점 간의 거리를 측정한 것이다.
실시예 패턴 형태 패턴 크기 패턴 간격 패턴 주기(b)
1-1 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 300㎛		 5㎜
1-2 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 5㎜
1-3 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜
1-4 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 100㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 5㎜
1-5 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 100㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜
1-6 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 100㎛,
패턴간 최장거리 1.5㎜		 5㎜
1-7 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 100㎛,
패턴간 최장거리 2㎜		 5㎜

[실시예 2-1 내지 2-7]
표 3에 기재된 패턴형태, 패턴크기, 패턴간격 및 패턴주기에 따라 도광판의 입광부에 패턴을 형성하되, 패턴 형태를 양각 마이크로 렌즈로 하여 세레이션 공정을 적용한 것을 제외하고, 실시예 1-1 내지 실시예 1-7과 동일한 방법으로 도광판을 제조하였다.
실시예 패턴 형태 패턴 크기 패턴 간격 패턴 주기(b)
2-1 양각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 300㎛		 5㎜
2-2 양각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 5㎜
2-3 양각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜
2-4 양각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 100㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 5㎜
2-5 양각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 100㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜
2-6 양각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 100㎛,
패턴간 최장거리 1.5㎜		 5㎜
2-7 양각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 100㎛,
패턴간 최장거리 2㎜		 5㎜

[실시예 3-1 내지 3-9 및 비교예 3-1 내지 3-4]
표 4에 기재된 패턴형태, 패턴크기, 패턴간격 및 패턴주기에 따라 도광판의 입광부에 패턴을 형성하되, 패턴 주기를 가변시켜 세레이션 공정을 적용한 것을 제외하고, 비교예 1-3과 동일한 방법으로 도광판을 제조하였다.
패턴 형태 패턴 크기 패턴 간격 패턴 주기(b)
비교예 3-1 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 300㎛
비교예 3-2 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 500㎛
실시예 3-1 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 100㎜		 1㎜
실시예 3-2 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 3㎜
실시예 3-3 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 4㎜
실시예 3-4 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜
실시예 3-5 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 7㎜
실시예 3-6 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 10㎜
실시예 3-7 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 15㎜
실시예 3-8 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 20㎜
실시예 3-9 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 35㎜
비교예 3-3 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 50㎜
비교예 3-4 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 65㎜

[실시예 4-1 내지 4-7]
표 5에 기재된 패턴형태, 패턴크기, 패턴간격 및 패턴주기에 따라 도광판의 입광부에 패턴을 형성하되, 패턴 크기를 가변시켜 세레이션 공정을 적용한 것을 제외하고, 비교예 1-3과 동일한 방법으로 도광판을 제조하였다.
실시예 패턴 형태 패턴 크기 패턴 간격 패턴 주기(b)
4-1 음각 마이크로 렌즈 지름 30㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜
4-2 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜
4-3 음각 마이크로 렌즈 지름 70㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜
4-4 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜
4-5 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜
4-6 음각 마이크로 렌즈 지름 500㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜
4-7 음각 마이크로 렌즈 지름 700㎛ 패턴간 최단거리 50㎛,
패턴간 최장거리 1㎜		 5㎜

[실시예 5-1 내지 5-7]
표 6에 기재된 패턴형태, 패턴크기, 패턴간격, 패턴주기 및 명부의 중심을 기준으로 패턴이 형성되는 너비에 따라 도광판의 입광부에 패턴을 형성하되, 도광판 입광부에서 광원에 대응하는 영역인 명부에만 패턴을 형성하도록 하고, 명부의 중심을 기준으로 패턴이 형성되는 너비를 가변시켜 세레이션 공정을 적용한 것을 제외하고, 비교예 1-3과 동일한 방법으로 도광판을 제조하였다.
명부에 형성된 패턴 간격은 30㎛로 균일하게 하여 형성하였다. 패턴을 형성할 때, 명부에만 형성하되, 명부 범위 내에서 패턴이 형성되는 너비에 따라 달라지는 효과를 알아보기 위하여, 패턴이 형성되는 전체 면적을 조절하도록 패턴이 형성되는 너비를 가변시켜 패턴을 형성하였다. 또한, 규정된 면적에 가능하면 많은 패턴이 들어갈 수 있도록 마름모 형태의 교차점마다 패턴이 들어갈 수 있도록 설계하였다 (도 4).
실시예 패턴 형태 패턴 크기 패턴 간격 패턴 주기(c) 명부의 중심을 기준으로 패턴이 형성되는 너비
5-1 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 30㎛ 5㎜ 300㎛
(패턴 한 줄만 형성)
5-2 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 30㎛ 5㎜ 500㎛
5-3 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 30㎛ 5㎜ 750㎛
5-4 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 30㎛ 5㎜ 1㎜
5-5 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 30㎛ 5㎜ 1.5㎜
5-6 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 30㎛ 5㎜ 2㎜
5-7 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 30㎛ 5㎜ 3㎜

[실시예 6-1 내지 6-7]
표 7에 기재된 패턴형태, 패턴크기, 패턴간격, 패턴주기 및 명부의 중심을 기준으로 패턴이 형성되는 너비에 따라 도광판의 입광부에 패턴을 형성하되, 패턴 크기를 가변시켜 세레이션 공정을 적용한 것을 제외하고, 실시예 5-1 내지 5-7과 동일한 방법으로 도광판을 제조하였다 (도 5).
실시예 패턴 형태 패턴 크기 패턴 간격 패턴 주기(c) 명부의 중심을 기준으로 패턴이 형성되는 너비
6-1 음각 마이크로 렌즈 지름 30㎛ 30㎛ 5㎜ 1.5㎜
6-2 음각 마이크로 렌즈 지름 50㎛ 30㎛ 5㎜ 1.5㎜
6-3 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 30㎛ 5㎜ 1.5㎜
6-4 음각 마이크로 렌즈 지름 300㎛ 30㎛ 5㎜ 1.5㎜
6-5 음각 마이크로 렌즈 지름 500㎛ 30㎛ 5㎜ 1.5㎜
6-6 음각 마이크로 렌즈 지름 600㎛ 30㎛ 5㎜ 1.5㎜
6-7 음각 마이크로 렌즈 지름 700㎛ 30㎛ 5㎜ 1.5㎜

[실시예 7-1 내지 7-7]
표 8에 기재된 패턴형태, 패턴크기, 패턴간격, 패턴주기 및 명부의 중심을 기준으로 패턴이 형성되는 너비에 따라 도광판의 입광부에 패턴을 형성하되, 음각 렌티큘라 패턴을 형성하고, 명부의 중심을 기준으로 패턴이 형성되는 너비를 가변시켜 세레이션 공정을 적용한 것을 제외하고, 실시예 5-1 내지 5-7과 동일한 방법으로 도광판을 제조하였다 (도 6).
실시예 패턴 형태 패턴 크기 패턴 간격 패턴 주기(c) 명부의 중심을 기준으로 패턴이 형성되는 너비
7-1 음각 렌티큘라 지름 300㎛ 패턴간 간격없음 5㎜ 300㎛
(패턴 한 줄만 형성)
7-2 음각 렌티큘라 지름 300㎛ 패턴간 간격없음 5㎜ 500㎛
7-3 음각 렌티큘라 지름 300㎛ 패턴간 간격없음 5㎜ 750㎛
7-4 음각 렌티큘라 지름 300㎛ 패턴간 간격없음 5㎜ 1㎜
7-5 음각 렌티큘라 지름 300㎛ 패턴간 간격없음 5㎜ 2㎜
7-6 음각 렌티큘라 지름 300㎛ 패턴간 간격없음 5㎜ 3㎜
7-7 음각 렌티큘라 지름 300㎛ 패턴간 간격없음 5㎜ 4㎜

[실시예 8-1 내지 8-6 및 비교예 8-1]
표 9에 기재된 패턴형태, 패턴크기, 패턴간격 및 패턴주기에 따라 도광판의 입광부에 패턴을 형성하는 세레이션 공정을 적용하되, 패턴간 최단거리를 가변시킨 것을 제외하고, 비교예 1-3과 동일한 방법으로 도광판을 제조하였다. 즉, 패턴의 밀도가 밀한 부분의 밀도를 가변시켜 각각의 도광판을 제조하였다.
이때, 패턴 간격은 인접한 패턴간의 거리를 의미하는 것이며, 또한, 패턴 주기(b)능 밀도가 가장 높은 지점 간의 거리를 측정한 것이다.
패턴 형태 패턴 크기 패턴 간격 패턴 주기(b)
비교예 8-1 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 5㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 4㎜
실시예 8-1 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 10㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 4㎜
실시예 8-2 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 20㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 4㎜
실시예 8-3 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 40㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 4㎜
실시예 8-4 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 60㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 4㎜
실시예 8-5 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 100㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 4㎜
실시예 8-6 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 200㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 4㎜

[실시예 9-1 내지 9-5 및 비교예 9-1 내지 9-2]
표 10에 기재된 패턴형태, 패턴크기, 패턴간격 및 패턴주기에 따라 도광판의 입광부에 패턴을 형성하는 세레이션 공정을 적용하되, 패턴간 최장거리를 가변시킨 것을 제외하고, 비교예 1-3과 동일한 방법으로 도광판을 제조하였다. 즉, 패턴의 밀도가 소한 부분의 밀도를 가변시켜 각각의 도광판을 제조하였다.
이때, 패턴 간격은 인접한 패턴간의 거리를 의미하는 것이며, 또한, 패턴 주기(b)능 밀도가 가장 높은 지점 간의 거리를 측정한 것이다.
패턴 형태 패턴 크기 패턴 간격 패턴 주기(b)
실시예 9-1 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 150㎛,
패턴간 최장거리 300㎛		 4㎜
실시예 9-2 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 150㎛,
패턴간 최장거리 400㎛		 4㎜
실시예 9-3 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 150㎛,
패턴간 최장거리 500㎛		 4㎜
실시예 9-4 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 150㎛,
패턴간 최장거리 700㎛		 4㎜
실시예 9-5 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 150㎛,
패턴간 최장거리 900㎛		 4㎜
비교예 9-1 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 150㎛,
패턴간 최장거리 1100㎛		 4㎜
비교예 9-2 음각 마이크로 렌즈 지름 100㎛ 패턴간 최단거리 150㎛,
패턴간 최장거리 1300㎛		 4㎜

비교예 및 실시예로부터 얻어진 도광판에 대하여, 그 후면에 실크 스크린(Silk Screen)을 이용하여 도트 인쇄(Dot Printing)을 하여 전면으로 광이 반사될 수 있도록 한 다음, 상기 도광판을 에지형 BLU에 장착하고, 다음과 같은 방법으로 휘도와 휘도 균일도를 측정하여, 그 결과를 표 11 내지 20과 도 7 내지 도 16에 나타내었다.
BLU는 LG 전자에서 판매하는 모니터에 채용되는 LG Display(모델명 LM185WH2)를 이용하여 분석하였으며, LED와 다음 LED까지의 거리, 즉, 광원의 주기(a)는 5mm이다.
(1) 휘도 측정
휘도계 (모델명: BM-7, 일본 TOPCON사)를 이용하여 BLU에서 광원이 위치하는 입광부로부터 5cm 떨어진 곳에서 광원의 방향을 따라 순차적으로 휘도를 측정하였다.
중심부에서 휘도를 측정하였다. 휘도는 측정시마다, 상기에 형성되는 패턴의 형태에 따라 변화될 수 있으므로, 비교예들의 도광판을 이용하여 측정한 휘도를 100으로 하여 상대값으로 해당되는 실시예들을 계산하여 표기하였다.
(2) 휘도 균일도 측정
휘도계 (모델명: BM-7, 일본 TOPCON사)를 이용하여 BLU에서 광원이 위치하는 입광부로부터 5cm 떨어진 곳에서 광원의 방향을 따라 순차적으로 휘도를 측정하였다. 이렇게 측정된 휘도 중 광원의 바로 앞에 위치하여 가장 밝은 부분과 광원과 광원 사이의 가장 어두운 부분에 대하여 (최고값/최소값)의 분율로 표기하였으며, 그 값이 작을수록 휘도 균일도가 높아진다.
상기의 비교예와 실시예에 대하여 휘도와 휘도 균일도를 표와 그래프로 다음과 같이 나타내었다.
비교예 휘도 휘도 균일도
1-1 100 300
1-2 98 148
1-3 97 139
실시예 휘도 휘도 균일도
1-1 99 107
1-2 98 109
1-3 101 112
1-4 100 113
1-5 99 117
1-6 99 119
1-7 98 120
실시예 휘도 휘도 균일도
2-1 98 108
2-2 97 107
2-3 97 109
2-4 98 115
2-5 99 116
2-6 100 115
2-7 99 118
휘도 휘도 균일도
비교예 3-1 91 131
비교예 3-2 94 119
실시예 3-1 96 114
실시예 3-2 98 110
실시예 3-3 98 107
실시예 3-4 99 107
실시예 3-5 100 109
실시예 3-6 97 112
실시예 3-7 96 114
실시예 3-8 96 115
실시예 3-9 95 118
비교예 3-3 93 119
비교예 3-4 91 134
실시예 휘도 휘도 균일도
4-1 94 116
4-2 96 115
4-3 95 113
4-4 97 110
4-5 99 107
4-6 96 109
4-7 96 115
실시예 휘도 휘도 균일도
5-1 95 120
5-2 94 119
5-3 96 121
5-4 97 109
5-5 99 107
5-6 98 105
5-7 98 109
실시예 휘도 휘도 균일도
6-1 97 117
6-2 98 116
6-3 95 112
6-4 98 118
6-5 95 111
6-6 100 109
6-7 97 110
실시예 휘도 휘도 균일도
7-1 98 119
7-2 98 116
7-3 97 114
7-4 98 112
7-5 99 110
7-6 99 110
7-7 99 112
휘도 휘도 균일도
비교예 8-1 91 124
실시예 8-1 95 113
실시예 8-2 96 112
실시예 8-3 99 110
실시예 8-4 98 109
실시예 8-5 99 108
실시예 8-6 100 109
실시예 휘도 휘도 균일도
9-1 98 107
9-2 97 110
9-3 98 112
9-4 97 113
9-5 96 115
9-6 94 120
9-7 92 122

상기 결과들에서 알 수 있듯이, 휘도가 95 이하로 낮아지거나 휘도 균일도가 120 이상으로 높아지는 경우, 상대적으로 패턴에 의한 효과가 적어진 것에 기인한다고 할 수 있다.
또한, 패턴의 밀도는 그 패턴주기(b)가 광원의 주기(a), 즉, LED와 그 다음 LED 사이의 거리와 유사해질수록 더 좋은 휘도 균일도를 나타내며, 패턴의 크기는 300~500㎛에서, 패턴의 밀도는 높을수록 휘도 균일도에 유리하다는 것을 알 수 있다.
또한, 패턴의 형태에 있어서 양각과 음각에는 크게 차이가 없으며, 휘도의 경우 상기 패턴이 휘도를 상대적으로 덜 손실을 보면서 휘도 균일도를 향상시키는 효과를 발휘하므로 유의미한 차이는 많지 않았다.
10: 도광판, 11: 입광부, 12: 명부, 13: 암부
20: 광원,
a: 광원주기, b: 패턴주기(입광부에 형성된 패턴이 그 밀도가 밀한 부분과 소한 부분이 주기성을 가지며 반복되어 형성된 경우), c: 패턴주기(입광부의 명부에 패턴이 형성되고 암부에 패턴이 형성되지 않은 경우)

Claims (14)

  1. 도광판의 측면에 위치한 광원으로부터 빛이 입사되는 입광부에 패턴이 형성된 도광판에 있어서,
    상기 패턴은 패턴의 밀도가 최고인 지점에서 밀도가 최저인 지점으로 그라데이션(gradation) 형태로 형성되고, 또한, 패턴의 밀도가 최저인 지점에서 밀도가 최고인 지점으로 그라데이션 형태로 형성되는 것임을 특징으로 하는 도광판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패턴은 하기 식 I에 의해 규정되는 패턴간 거리에 따라 그라데이션 형태로 형성되는 것임을 특징으로 하는 도광판.
    bmin < b1 < [bn <]n-1 bmax ---(I)
    여기서, bmin 내지 bmax는 인접한 패턴간 거리로서, bmin은 인접한 패턴간 거리 중 최단 거리이고, bmax는 인접한 패턴간 거리 중 최장 거리이며, [bn <]n-1은 n-1의 값에 따라 반복되는 반복단위로서 n-1의 값의 따라 반복될 때 bn은 수열의 형태로 변화하며, n은 2이상의 정수이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패턴은 마이크로 렌즈 패턴 또는 렌티큘라 패턴인 것임을 특징으로 하는 도광판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패턴은 마이크로 렌즈 패턴이고, 하기 식 II 및 식 III에 의해 bmin 및 bmax이 각각 규정되는 것임을 특징으로 하는 도광판.
    bmin > (1/10) x r (II)
    bmax < 20 x r (III)
    여기서, bmin은 인접한 패턴간 거리 중 최단 거리이고, bmax 은 인접한 패턴간 거리 중 최장 거리이며, 2r은 마이크로 렌즈 패턴 단면의 지름이다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 패턴은 그 단면의 지름(2r)이 1㎛ ~ 1㎜인 것임을 특징으로 하는 도광판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패턴은 그 패턴 주기(b)가 식 IV에 의해 규정되는 것임을 특징으로 하는 도광판.
    Figure pat00005
    (IV)
    여기서, a는 광원의 주기이고, b는 패턴 주기로서 패턴의 밀도가 최고인 지점 사이의 주기 또는 패턴의 밀도가 최저인 지점 사이의 주기를 의미함.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 패턴은 양각 또는 음각 패턴인 것임을 특징으로 하는 도광판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 패턴은 밀도가 소(疏)한 부분에 비해 밀(密)한 부분에서 패턴의 크기가 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  9. 도광판의 측면에 위치한 광원으로부터 빛이 입사되는 입광부에 패턴이 형성된 도광판에 있어서,
    상기 입광부는 광원에 대응하는 영역인 명부와 명부 이외의 영역인 암부로 구성되며, 상기 명부에 패턴이 형성되고, 암부에는 패턴이 형성되지 않은 것임을 특징으로 하는 도광판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 패턴은 그 패턴 주기(c)가 식 V에 의해 규정되는 것임을 특징으로 하는 도광판.
    Figure pat00006
    (V)
    여기서, a는 광원의 주기이고, c는 패턴 주기로서 패턴이 형성되는 부분의 패턴 형성 시작 지점, 중간 지점 및 끝 지점 중 선택된 지점 사이의 주기를 의미함.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 패턴은 양각 또는 음각 반구형 마이크로 렌즈 패턴이고, 그 지름이 1㎛ ~ 3㎜인 것임을 특징으로 하는 도광판.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 패턴은 양각 또는 음각 렌티큘라 패턴이고, 그 길이가 10㎛ ~ 10㎜인 것임을 특징으로 하는 도광판.
  13. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 도광판은 그 재질이 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴계 수지, 올레핀 수지, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 및 이들의 유도체로 구성된 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 도광판.
  14. 제1항 또는 제9항의 도광판을 포함하는 백라이트 유닛.
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