KR20130104031A - 도광판 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도광판 및 이를 포함하는 표시 장치를 개시한다. 도광판은 결함부의 경사면 기울기에 따라 경사각이 조절된 반사 프리즘들을 가지고, 반사 프리즘들을 이용하여, 결함부에 의해 발생하는 광의 왜곡을 보상할 수 있다. 이에 의해, 표시 품질이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.

Description

도광판 및 이를 포함하는 표시 장치{LIGHT GUIDE PLATE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 도광판 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원으로부터 출사된 광을 표시 패널로 안내하는 도광판 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 화상을 표시하는 표시 패널을 갖는다. 표시 패널은 자체적으로 발광하지 못하는 비발광성 소자이기 때문에, 표시 패널로 광을 제공하는 백라이트 유닛을 필요로 한다. 백라이트 유닛은 점이나 선 형태인 광원과, 광원에서 출사된 광을 면 형태의 광으로 변환하여 표시 패널 방향으로 안내하는 도광판을 갖는다.
본 발명의 목적은 표시 품질을 향상할 수 있는 도광판 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 도광판은, 플레이트 형상을 가지는 몸체, 몸체의 일 측면인 대광면에 제공된 복수 개의 반사 프리즘들, 그리고 대광면에 인접한 상면 가장자리 영역에 위치한 결함부를 포함한다. 결함부는, 대광면에 대향하는 입광면으로부터 대광면을 향하는 방향을 기준으로, 상향 경사지게 돌출된다. 복수 개의 반사 프리즘들은, 대광면 상에서, 장변 방향으로 길게 연장되고 단변 방향으로 나란하게 배치된다.
복수 개의 반사 프리즘들 중 대광면의 상부 영역에 위치한 상부 반사 프리즘들 각각은, 위쪽 경사면의 상부 밑각과 아래쪽 경사면의 하부 밑각이 서로 다른 삼각형 모양 단면을 가진다. 반사 프리즘들은 결함부에 의해 발생되는 광 진행 경로의 틀어짐을 보상한다.
상부 밑각과 하부 밑각이 같은 상태를 기준으로, 상부 밑각이 결함부의 경사각만큼 더 커지는 방향으로 위쪽 경사면이 경사지고, 하부 밑각이 결함부의 경사각만큼 더 작아지는 방향으로 아래쪽 경사면이 경사질 수 있다.
결함부의 경사각은 0°부터 5°까지 범위일 수 있다.
도광판은, 몸체의 상면과 하면 사이의 거리가 입광면으로부터 대광면을 향하는 방향을 따라 점진적으로 증가하는 쐐기(Wedge)형일 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는, 입광면으로부터 대광면을 향하는 방향으로 단면적이 증가하는 쐐기(Wedge) 형상을 가지는 도광판, 입광면을 향해 광을 출사하는 광원, 그리고 도광판으로부터 광을 제공받아 영상을 표시하는 표시 패널을 포함한다.
광원은, 제 1 좌우 출사각을 가지는 제 1 광원과, 제 1 좌우 출사각과 다른 제 2 좌우 출사각을 가지는 제 2 광원을 포함하고, 제 1 광원과 제 2 광원은 도광판의 입광면에 나란하게 교차 배치될 수 있다.
광 편향 프리즘 시트는 도광판 위에 배치되고, 도광판으로부터 출사되는 광의 진행 방향을 도광판의 상면에 수직한 방향으로 전환한다. 확산 시트는 광 편향 프리즘 시트의 위에 배치되고, 광 편향 프리즘 시트로부터 출사되는 광을 확산시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 도광판의 변형에 의해 발생하는 도광판 출사광의 틀어짐을 보상할 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 도광판 출사광의 가로 암선을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 도광판 출사광의 광분포 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 백라이트 유닛의 측면도이다.
도 3은 도 1의 백라이트 유닛의 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 평면도들이다.
도 5a는 종래의 도광판의 측면도이다.
도 5b는 도 5a의 "A"부분의 확대도이다.
도 6 및 도 7은 결함부에 의한 광의 왜곡을 보여주는 도면들이다.
도 8은 종래의 도광판에서 출사된 광의 분포를 보여주는 도면이다.
도 9는 종래의 도광판에서 발생된 가로 암선을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도광판의 요부를 보여주는 도면이다.
도 11a 내지 도 12는 반사 프리즘에 의한 광의 보상을 보여주는 도면들이다.
도 13은 본 발명에 따른 도광판에서 출사된 광의 분포를 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 도광판에서 가로 암선이 제거된 상태를 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도광판의 요부를 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 도광판의 요부를 보여주는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 도광판의 요부를 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 도광판의 요부를 보여주는 도면이다.
본 실시 예에서는 표시 장치로 액정 표시(Liquid Crystal Display, LCD) 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 표시 장치는, 전기 영동 표시(Electro-Phoretic Display, EPD) 장치, 또는 전기 습윤 표시(Electro Wetting Display, EWD) 장치 등과 같은 다양한 종류의 비발광형 표시 장치들 중 하나일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(1)의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 표시 장치(1)는 액정 표시 장치(LCD)일 수 있다. 표시 장치(1)는 표시 패널(10), 몰드 프레임(20), 백라이트 유닛(30), 보텀 샤시(40) 및 탑 샤시(50)를 포함한다.
이하에서, 제 1 방향(Ⅰ)은 표시 패널(10)의 단변 방향이고, 제 2 방향(Ⅱ)은 표시 패널(10)의 장변 방향이다. 제 3 방향(Ⅲ)은 제 1 방향(Ⅰ)과 제 2 방향(Ⅱ)에 수직한 방향이다.
표시 패널(10)은 영상을 표시한다. 표시 패널(10)은 박막 트랜지스터(TFT) 기판(12), 컬러 필터(CF) 기판(14), 액정 층(미도시) 및 패널 구동부(16)를 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT) 기판(12)과 컬러 필터(CF) 기판(14)은 서로 마주보고, 그 사이에 액정층(미도시)이 형성된다.
박막 트랜지스터 기판(12)은 박막 트랜지스터들(미도시)과 화소 전극들(미도시)을 포함한다. 각각의 박막 트랜지스터들은 대응하는 각각의 화소 전극들에 전기적으로 연결되고, 화소 전극들로 제공되는 구동 신호를 스위칭한다. 컬러 필터 기판(14)은 화소 전극들과 함께 전계를 형성하는 공통 전극(미도시)을 포함한다. 상기 전계에 의해, 박막 트랜지스터 기판(12)과 컬러 필터 기판(14) 사이의 액정 층의 배향이 제어된다. 패널 구동부(16)는 박막 트랜지스터 기판(12)에 접속되고, 박막 트랜지스터 기판(12)에 형성된 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(미도시)에 구동 신호를 공급한다.
몰드 프레임(20)은 속이 빈 직육면체 형상을 가지고, 표시 패널(10)의 가장자리 영역을 지지한다. 몰드 프레임(20)은, 도 1 에 도시된 바와 같이 일체로 형성될 수 있으나, 이와 달리 복수 개의 파트들로 형성될 수도 있다.
백라이트 유닛(30)은 표시 패널(10)의 아래에 제공되고, 표시 패널(10)에 광을 공급한다. 백라이트 유닛(30)은 광원(100), 도광판(200), 광학 시트(300) 및 반사 시트(400)를 포함한다. 광원(100)은 제 1 방향(Ⅰ)으로 광을 출사한다. 도광판(200)은, 제 1 방향(Ⅰ)으로, 광원(100)에 이격 배치된다. 광원(100)으로부터 출사된 광은 도광판(200)으로 입사된다. 도광판(200)은 입사된 광을 면광 형태로 변환하여 광학 시트(300) 쪽으로 출사한다. 광학 시트(300)는, 제 3 방향(Ⅲ)으로, 도광판(200)에 이격 배치된다. 도광판(200)으로부터 출사된 광은 광학 시트(300)로 입사된다. 광학 시트(300)는 입사된 광의 진행 경로를 제 3 방향(Ⅲ)으로 변환시키고, 광을 확산시켜 출사한다. 광학 시트(300)로부터 출사된 광은 표시 패널(10)로 공급된다. 반사 시트(400)는, 제 3 방향(Ⅲ)의 역방향으로, 도광판(200)에 이격 배치된다. 반사 시트(400)는 도광판(200)으로부터 아래쪽으로 누설되는 광을 도광판(200) 쪽으로 반사시킨다.
보텀 샤시(40)는, 백라이트 유닛(30)의 아래에 제공되고, 백라이트 유닛(30)을 수용한다. 탑 샤시(50)는 표시 패널(10)의 위에 제공되고, 표시 패널(10)의 전면 가장자리를 지지한다. 탑 샤시(50)는 몰드 프레임(20)의 측면과 보텀 샤시(40)의 측면을 커버할 수 있다. 탑 샤시(50)의 중심부에는 표시창(52)이 형성된다. 표시창(52)은 표시 패널(10)의 표시 영역을 외부로 노출한다.
도 2는 도 1의 백라이트 유닛(30)의 측면도이고, 도 3은 도 1의 백라이트 유닛(30)의 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도광판(200)은 몸체(210)와, 반사 프리즘들(220)을 포함한다. 몸체(210) 및 반사 프리즘들(220)의 재질은, 예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA)일 수 있다.
몸체(210)는, 제 1 방향(Ⅰ)으로 단면적이 점진적으로 증가하는, 쐐기(Wedge) 형상의 플레이트일 수 있다. 구체적으로, 몸체(210)는 입광면(211), 대광면(212), 측면들(213, 214), 상면(215), 그리고 하면(216)을 가진다. 입광면(211)은 광이 입사하는 면이며, 입광면(211)과 대광면(212)은 제 1 방향(Ⅰ)으로 이격되고, 서로 대향하도록 배치된다. 입광면(211)과 대광면(212)은 제 1 방향(Ⅰ)으로 볼록한 곡면 형상을 가질 수 있다. 측면들(213, 214)은 입광면(211)의 양쪽 측부들과 대광면(212)의 양쪽 측부들을 연결한다. 상면(215)은 입광면(211)의 상단부와 대광면(212)의 상단부를 연결하고, 제 1 방향(Ⅰ)으로 수평한 평면일 수 있으며, 광이 출사하는 면일 수 있다. 하면(216)은, 입광면(211)의 하단부와 대광면(212)의 하단부를 연결하고, 상면(215)에 대향할 수 있다. 또한, 하면(216)은 제 1 방향(Ⅰ)을 기준으로 아래로 경사진 평면일 수 있다. 상면(215)과 하면(216) 사이의 거리는, 제 1 방향(Ⅰ)을 따라 점진적으로 증가한다.
반사 프리즘들(220)은 대광면(212) 상에 제공된다. 반사 프리즘들은(220)은 삼각형 모양 단면을 가질 수 있다. 반사 프리즘들(220)은, 대광면(212) 상에서, 대광면(212)의 장변 방향으로 길게 연장되고, 대광면(212)의 단변 방향으로 나란하게 배치된다. 대광면(212)의 장변 방향은 제 2 방향(Ⅱ)과 동일하고, 대광면(212)의 단변 방향은 제 3 방향(Ⅲ)과 동일하다.
광원(100)은 점 광원, 선 광원, 또는 면 광원일 수 있다. 본 실시 예서는, 광원(100)으로 점 광원을 예로 들어 설명한다. 점 광원은 엘이디(LED, Light Emitting Diode)일 수 있다. 광원(100)은 복수 개 제공될 수 있다. 제 1 내지 제 4 광원들(110, 120, 130, 140)은 도광판(200)의 입광면(211)에 나란하게 제 2 방향(Ⅱ)으로 배치될 수 있다.
제 1 내지 제 4 광원들(110, 120, 130, 140)은 도광판(200)의 입광면(211)을 향해 광들을 출사한다. 출사된 광들은, 제 1 방향(Ⅰ)을 중심으로, 기설정된 좌우 출사각들을 가진다. 출사된 광들은 도광판(200)의 입광면(211)으로 입사된다. 입광면(211)에 입사된 광들은, 상면(215)과 하면(216) 사이에서 전반사의 반복을 통해, 대광면(212)으로 진행한다. 하면(216)이 수평한 상면(215)에 대해 아래로 경사지기 때문에, 하면(216)에서의 입사각들 및 반사각들이 제 1 방향(Ⅰ)으로 점점 더 커진다.
제 1 내지 제 4 광원들(110, 120, 130, 140)로부터 출사된 광들이 입광면(211)으로부터 대광면(212)으로 진행하는 동안(이하, 스테이지 1이라 함.), 전반사만 반복적으로 발생한다. 이 때문에, 스테이지 1에서, 제 1 내지 제 4 광원들(110, 120, 130, 140)로부터 출사된 광들이 상면(215)과 하면(216)을 통해 외부로 누설되지 않고, 서로 충분히 섞일 수 있다.
대광면(212)에 입사된 광들은, 반사 프리즘들(220)에 의해 반사된다. 반사 프리즘들(220)에 의해 반사된 광들은, 상면(215)과 하면(216) 사이에서 전반사의 반복을 통해, 입광면(211)을 향하여 진행한다.(이하 스테이지 2라 함.) 하면(216)이 수평한 상면(215)에 대해 아래로 경사지기 때문에, 제 1 방향(Ⅰ)의 반대 방향으로 갈수록 상면(215)과 하면(216)에서의 입사각들 및 반사각들이 더 작아진다. 입사각들이 임계각보다 작아지면, 광들은 상면(215) 또는 하면(216)에서 외부로 굴절된다. 대부분의 광들은 상면(215)에서 굴절되어 광학 시트(300) 쪽으로 출사된다. 상면(215)에서 출사된 광은 상면(215)의 법선에 대해 90°보다 작은 각도로 경사진다.
광학 시트(300)는 광 편향 프리즘 시트(320), 확산 시트(340) 및 보호 시트(360)를 포함한다. 광 편향 프리즘 시트(320)는 도광판(200) 위에 배치된다. 광 편향 프리즘 시트(320)는 도광판(200)으로부터 출사된 광의 진행 방향을 제 3 방향(Ⅲ), 즉 표시 패널(10)의 평면에 수직한 방향으로 변환한다. 확산 시트(340)는 광 편향 프리즘 시트(320)의 위에 배치된다. 확산 시트(340)는 광 편향 프리즘 시트(320)로부터 출사된 광을 제 1 방향(Ⅰ) 및 제 1 방향(Ⅰ)의 역 방향으로 확산시킨다. 보호 시트(360)는 확산 시트(340)의 위에 배치된다. 보호 시트(460)는 외부의 충격으로부터 확산 시트(340)를 보호한다. 확산 시트(340)에 의해 확산된 광은 보호 시트(460)를 투과하고, 표시 패널(10)로 진행한다.
스테이지 2에서, 일부의 광들은 하면(216)에서 굴절되어, 도광판(200)의 외부로 누설된다. 반사 시트(400)는, 제 3 방향(Ⅲ)의 역방향으로, 도광판(200)에 이격 배치된다. 반사 시트(400)는 도광판(200)의 하면(216)으로부터 누설된 광을 도광판(200)의 하면(216) 쪽으로 반사한다. 반사 시트(400)에서 반사된 광은 하면(216)으로 입사되고, 하면(216)에서 굴절되어 도광판(200) 내부로 진행한다. 따라서, 반사 시트(400)에 의해, 표시 패널(10)로 공급되는 광의 양이 증가한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛(30')의 평면도들이다. 광원(100')을 제외하면, 도 4a 및 도 4b에 도시된 백라이트 유닛(30')은 도 3에 도시된 백라이트 유닛(30)과 동일하다. 이하에서는 광원(100')의 구성에 대해서만 설명한다.
도 4a 및 도4b에는, 편의상, 광학 시트(300)가 생략되었으나, 광학 시트(300)로부터 출사되는 광의 분포가 도시된다. 광학 시트(300)로부터 출사되는 광은 거꾸로 선 원뿔 형상의 분포를 가질 수 있다.
광원(100')은 제 1 광원들(110')과 제 2 광원들(120')을 포함한다. 제 1 광원들(110')과 제 2 광원들(120')은 도광판(200)의 입광면(211)에 나란하게 교차 배치될 수 있다. 제 1 광원들(110')은 제 1 좌우 출사각(a)을 가지고, 제 2 광원들(120')은 제 2 좌우 출사각(b)을 가진다. 제 1 좌우 출사각(a)은 제 2 좌우 출사각(b)보다 작다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 광이 제 1 광원들(110')로부터 도광판(200)으로 입사되면, 광학 시트(300)는 제 2 방향(Ⅱ)으로 작은 폭(W1)을 가지는 광을 출사한다. 이 경우, 표시 장치의 정면에서만 영상이 보일 수 있다.(이하, Private Mode라 함.) 이와 달리, 도 4b에 도시된 바와 같이, 광이 제 2 광원들(120')로부터 도광판(200)으로 입사되면, 광학 시트(300)는 제 2 방향(Ⅱ)으로 W1 보다 큰 폭(W2)을 가지는 광을 출사한다. 이 경우, 표시 장치의 정면뿐만 아니라, 측면에서도 영상이 보일 수 있다.(이하, Public Mode라 함.)
상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛(30')은, 서로 다른 좌우 출사각을 가지는 제 1 및 제 2 광원들(110',120')을 선택적으로 이용하여, Private Mode 또는 Public Mode로 사용될 수 있다.
도 5a는 종래의 도광판의 측면도이고, 도 5b는 도 5a의 "A"부분의 확대도이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도광판(200')은 쐐기 형상일 수 있다. 도광판(200')의 대광면(212')에는 복수 개의 반사 프리즘들(220')이 제공된다. 반사 프리즘들(220')은 삼각형 모양 단면을 가질 수 있다. 삼각형 모양 단면의 제 1 및 제 2 경사면들(222'a, 222'b)은 동일한 밑각(c)을 가진다.
쐐기 형상의 도광판(200')은 사출 성형(Injection Molding)에 의해 제조될 수 있다. 사출 성형의 과정에서, 도광판(200')은 냉각에 의해 국부적으로 변형될 수 있다. 구체적으로, 국부적인 변형, 즉 결함부(230')는 대광면(212')에 인접한 상면(215') 가장자리 영역에 위치할 수 있다. 결함부(230')는 도광판(200')의 상면(215')으로부터 제 1 방향(Ⅰ)을 기준으로 상향 경사지게 돌출될 수 있고, 제 2 방향(Ⅱ)으로 길게 형성될 수 있다. α는 결함부(230')의 경사면(232')의 각도이다.
결함부(230')는, 스테이지 1에서 반사 프리즘들(220')로 입사되는 광을 왜곡시키고, 스테이지 2에서, 도광판(200')으로부터 외부로 출사되는 광을 왜곡시킨다. 이하에서는, 결함부(230')에 의한 광의 왜곡을 상세히 설명한다.
도 6 및 도 7은 결함부에 의한 광의 왜곡을 보여주는 도면들이다. 도 6을 참조하면, 광(L1)이 도광판의 상면(215')으로 입사되고, 광(L11)이 상면(215')에서 반사된다. 광(L1)의 입사각(Φ1)과 광(L11)의 반사각(Φ1)은 동일하다. 광(L11)이 반사 프리즘의 제 1 경사면(222'a)으로 입사되고, 광(L12)이 제 1 경사면(222'a)에서 반사된다. 광(L11)의 입사각(Φ2)과 광(L12)의 반사각(Φ2)은 동일하다.
이와 달리, 광(L1)이 결함부(230')로 입사되면, 이후의 진행 경로가 달라진다. 광(L1)이 결함부(230')의 경사면(232')으로 입사되고, 광(L21)이 경사면(232')에서 반사된다. 광(L1)의 입사각(Φ'1)과 광(L21)의 반사각(Φ'1)은 동일하다. 경사면(232')이 상면(215')에 대해 위쪽으로 α만큼 경사지기 때문에, Φ'1가 Φ1보다 커진다. 광(L21)이 반사 프리즘의 제 1 경사면(222'a)으로 입사되고, 광(L22)이 제 1 경사면(222'a)에서 반사된다. 광(L21)의 입사각(Φ'2)과 광(L22)의 반사각(Φ'2)은 동일하다. Φ'1가 Φ1보다 크기 때문에, 제 1 경사면(222'a)을 기준으로, 광(L21)의 입사각(Φ'2)이 광(L11)의 입사각(Φ2)보다 작다. 따라서, 제 1 경사면(222'a)을 기준으로, 광(L22)의 반사각(Φ'2)이 광(L12)의 반사각(Φ2)보다 γ만큼 작다. 즉, 제 1 경사면(222'a)에서, 반사광의 왜곡이 발생한다.
도 7을 참조하면, 광(R0)이 반사 프리즘의 제 2 경사면(222'b)으로 입사되고, 광(R1)이 제 2 경사면(222'b)에서 반사된다. 광(R1)은 도광판의 상면(215')에 입사되고, 광(R11)이 상면(215')에서 굴절된다. 상면(215')에 대한 광(R1)의 입사각은 Θ1이고, 상면(215')에 대한 광(R11)의 굴절각은 Θ2이다.
이와 달리, 광(R1)이 결함부(230')로 입사되면, 이후의 진행 경로가 달라진다. 광(R1)이 결함부(230')의 경사면(232')에 입사되고, 광(R12)이 경사면(232')에서 굴절된다. 경사면(232')에 대한 광(R1)의 입사각은 Θ'1이고, 경사면(232')에 대한 광(R12)의 굴절각은 Θ'2이다. 경사면(232')이 상면(215')에 대해 위쪽으로 α만큼 경사지기 때문에, 경사면(232')에 대한 광(R1)의 입사각(Θ'1)이 상면(215')에 대한 광(R1)의 입사각(Θ1)보다 작아진다. 입사각(Θ'1)이 입사각(Θ1)보다 작아지면, 경사면(232')에 대한 광(R12)의 굴절각(Θ'2)이 상면(215')에 대한 광(R11)의 굴절각(Θ2)보다 작아진다. 따라서, 광(R12)은 광(R11)보다 β의 각도만큼 작게 굴절된다. 즉, 결함부(230')의 경사면(232')에서, 굴절광의 왜곡이 발생한다.
결함부(230')에 의해 광의 왜곡이 발생되면, 출사 광의 강도 분포가 불균일해지고(도 8), 광의 강도가 급격히 저하되는 영역에서 가로 암선이 발생한다.(도 9)
도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 도광판(200)의 요부를 보여주는 도면이다. 도 10을 참조하면, 제 1 및 제 2 경사면들(222'a, 222'b)은 종래 도광판(200')의 반사 프리즘들(220')의 경사면들이다. 제 1 및 제 2 경사면들(222'a, 222'b)의 밑각들(c)은 동일하다.
한편, 제 1 실시 예에 따른 도광판의 반사 프리즘(220)들은 대광면(212)의 상부 영역의 상부 반사 프리즘들(222)은, 입광면(211)으로부터 대광면(212)을 향하는 방향을 기준으로 하여 상면 방향의 위쪽 경사면(222a) 및 하면 방향의 아래쪽 경사면(222b)를 포함할 수 있다.
또한, 대광면(212)의 상부 영역의 상부 반사 프리즘들(222)은, 입광면(211)으로부터 대광면(212)을 향하는 방향을 기준으로 하여 상면 방향의 위쪽 경사면(222a) 및 하면 방향의 아래쪽 경사면(222b)를 포함할 수 있다. 위쪽 경사면(222a)이 대광면(212)과 만나 형성하는 상부 밑각(X1)과 아래쪽 경사면(222b)이 대광면(212)과 만나 형성하는 하부 밑각(X2)이 서로 다른 삼각형 모양 단면을 가질 수 있다. 구체적으로, 위쪽 경사면(222a)은, 제 1 경사면(222'a)을 기준으로, 결함부(230)의 경사각(α)만큼 더 커진 상부 밑각(X1)을 가지도록 경사질 수 있다. 아래쪽 경사면(222b)은, 제 2 경사면(222'b)을 기준으로, 결함부(230)의 경사면(232)의 경사각(α)만큼 더 작아진 하부 밑각(X2)을 가지도록 경사질 수 있다. 여기서, 대광면(212)에서, 상부 영역은 상면(215) 및 하면(216) 사이의 거리의 1/2인 지점들을 연결한 가상면을 기준으로 하여 상면(216) 방향에 위치한 영역일 수 있다.
도 11a 내지 도 12는 반사 프리즘에 의한 광의 보상을 보여주는 도면들이다. 이하에서는, 도 6 및 도 7과 동일한 부분에 대한 설명을 생략한다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 광(L21)이 위쪽 경사면(222a)으로 입사되고, 광(L23)이 위쪽 경사면(222a)에서 반사된다. 광(L21)의 입사각(Φ"2)과 광(L23)의 반사각(Φ"2)은 동일하다. 위쪽 경사면(222a)이 제 1 경사면(222'a)에 대해 α만큼 더 큰 밑각을 가지기 때문에, 위쪽 경사면(222a)에 대한 광(L21)의 입사각(Φ"2)이 제 1 경사면(222'a)에 대한 광(L21)의 입사각(Φ'2)보다 커진다. 입사각(Φ"2)이 입사각(Φ'2)보다 커지면, 위쪽 경사면(222a)에 대한 광(L23)의 반사각(Φ"2)이 제 1 경사면(222'a)에 대한 광(L22)의 반사각(Φ'2)보다 γ만큼 커진다. 따라서, 결함부(230)에 의해 왜곡된 반사광(L22)이 광(L23)으로 보상될 수 있다. 상기와 같은 방법으로, 반사광(L22)의 보상이 가능한, 결함부(230)의 경사면(232)의 각도는 0°부터 5°까지의 범위일 수 있다.
도 12를 참조하면, 광(R0)이 아래쪽 경사면(222b)으로 입사되고, 광(R2)이 아래쪽 경사면(222b)에서 반사된다. 광(R2)이 결함부(230)의 경사면(232)에 입사되고, 광(R21)이 경사면(232)에서 굴절된다. 경사면(232)에 대한 광(R2)의 입사각은 Θ"1이고, 경사면(232)에 대한 광(R23)의 굴절각은 Θ"2이다. 아래쪽 경사면(222b)이 제 2 경사면(222'b)에 대해 α만큼 더 작은 밑각을 가지기 때문에, 결함부(230)의 경사면(232)에 대한 광(R2)의 입사각(Θ"1)이 광(R1)의 입사각(Θ'1)보다 커진다. 입사각(Θ"1)이 입사각(Θ'1)보다 커지면, 경사면(232)에 대한 광(R21)의 굴절각(Θ"2)이 광(R12)의 굴절각(Θ'2)보다 커진다. 따라서, 광(R21)은 광(R12)보다 β의 각도만큼 크게 굴절된다. 따라서, 결함부(230)에 의해 왜곡된 굴절광(R12)이 굴절광(R21)으로 보상될 수 있다. 상기와 같은 방법으로, 굴절광(R12)의 보상이 가능한, 결함부(230)의 경사면(232)의 각도는 0°부터 5°까지의 범위일 수 있다.
결함부(230)에 의해 왜곡된 광이 상부 반사 프리즘들(222)에 의해 보상되면, 출사 광의 강도 분포가 균일해지고(도 13), 가로 암선이 발생하지 않는다.(도 14)
이하에서는, 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 도광판들에 대해 설명한다. 도 10과, 도 15 내지 도 18에 있어서, 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호를 가지고, 중복 설명은 생략된다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 도광판의 요부를 보여주는 도면이다. 도 15를 참조하면, 대광면의 상부 영역에 위치한 상부 반사 프리즘들(222-1)은 삼각형 모양 단면을 가질 수 있다. 구체적으로, 위쪽 경사면(222a-1)은, 제 1 경사면(222'a)을 기준으로, 결함부(230)의 경사각(α)만큼 더 커진 상부 밑각(X1)을 가지도록 경사질 수 있다. 아래쪽 경사면(222b-1)은 제 2 경사면(222'b)과 동일한 하부 밑각(X2)을 가질 수 있다.
도 16은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 도광판의 요부를 보여주는 도면이다. 도 16을 참조하면, 상부 밑각들(X1, X1') 및 하부 밑각들(X2, X2')은 상부 반사 프리즘들(222,222-2) 상호 간에 서로 다를 수 있다.
상부 반사 프리즘들(220) 중, 맨 위쪽에 위치한 상부 반사 프리즘(222)은, 삼각형 모양 단면을 가질 수 있다. 구체적으로, 위쪽 경사면(222a)은, 제 1 경사면(222'a)을 기준으로, 결함부(230)의 경사각(α)만큼 더 커진 상부 밑각(X1)을 가지도록 경사질 수 있다. 아래쪽 경사면(222b)은 제 2 경사면(222'b)을 기준으로, 결함부(230)의 경사각(α)만큼 더 작아진 하부 밑각(X2)을 가지도록 경사질 수 있다. 청구항에 따라서는, 상부 반사 프리즘(222)을 제 1 상부 반사 프리즘으로, 위쪽 경사면(222a)을 제 1 위쪽 경사면으로, 그리고 아래쪽 경사면(222b)을 제 1 아래쪽 경사면으로 칭한다.
상부 반사 프리즘(222)의 아래에 위치한 제 2 상부 반사 프리즘(222-2)은, 삼각형 모양 단면을 가질 수 있다. 구체적으로, 제 2 위쪽 경사면(222a-2)은, 제 1 경사면(222'a)을 기준으로, 결함부(230)의 경사각(α)보다 작은 각도(α')만큼 더 커진 상부 밑각(X1')을 가지도록 경사질 수 있다. 제 2 아래쪽 경사면(222b-2)은 제 2 경사면(222'b)을 기준으로, 결함부(230)의 경사각(α)보다 작은 각도(α')만큼 더 작아진 하부 밑각(X2')을 가지도록 경사질 수 있다.
도 17은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 도광판의 요부를 보여주는 도면이다. 도 17을 참조하면, 대광면의 상부 영역에 위치한 상부 반사 프리즘들(222-3)은 삼각형 모양 단면을 가질 수 있다. 구체적으로, 위쪽 경사면(222a-3)은 상부 밑각이 커지는 방향으로 볼록한 곡면 형상을 가질 수 있고, 아래쪽 경사면(222b-3)은 하부 밑각이 작아지는 방향으로 볼록한 곡면 형상을 가질 수 있다. 위쪽 경사면(222a-3)과 아래쪽 경사면(222b-3)은 동일한 곡률(k)을 가질 수 있다.
도 18은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 도광판의 요부를 보여주는 도면이다. 도 18을 참조하면, 위쪽 경사면들(222a-3, 222a-4)의 곡률과 아래쪽 경사면들(222b-3, 222b-4)의 곡률이, 상부 반사 프리즘들(222-3,222-4) 상호 간에 서로 다를 수 있다. 상부 반사 프리즘들(220) 중 맨 위쪽에 위치한 상부 반사 프리즘(222-3)은, 곡면 형상의 위쪽 경사면(222a-3)과 아래쪽 경사면(222b-3)을 가질 수 있다. 위쪽 경사면(222a-3)과 아래쪽 경사면(222b-3)의 곡률은 k일 수 있다. 그리고, 상부 반사 프리즘(222-3)의 아래에 위치한 상부 반사 프리즘(222-4)은 곡면 형상의 위쪽 경사면(222a-4)과 아래쪽 경사면(222b-4)을 가질 수 있다. 위쪽 경사면(222a-4)과 아래쪽 경사면(222b-4)의 곡률은 k와 다른 k'일 수 있다.
100: 광원 200: 도광판
210: 몸체 220: 반사 프리즘
230: 결함부

Claims (20)

  1. 광이 입사하는 입광면, 상기 입광면에 대향하는 대광면, 상기 입광면 및 대광면을 연결하고 광이 출사되는 상면, 상기 상면에 대향하는 하면, 및 상기 입광면, 대광면, 상면, 및 하면을 연결하는 측면들을 포함하고, 플레이트 형상을 가지는 몸체;
    상기 대광면 상에서, 장변 방향으로 길게 연장되고 단변 방향으로 나란하게 배치된 복수 개의 반사 프리즘들; 및
    상기 대광면에 인접한 상기 상면 가장자리 영역에 위치하고, 상기 입광면으로부터 상기 대광면을 향하는 방향을 기준으로, 상향 경사지게 돌출된 결함부를 포함하고,
    상기 입광면으로부터 상기 대광면을 향하는 방향을 기준으로, 상기 반사 프리즘들은 상기 상면 방향의 위쪽 경사면 및 상기 하면 방향의 아래쪽 경사면을 가지며,
    상기 반사 프리즘들 중 상기 상면 및 상기 하면 사이의 거리의 1/2인 지점들을 연결한 가상면을 기준으로 하여 상기 상면 방향에 위치한 상부 반사 프리즘들은, 상기 위쪽 경사면이 상기 대광면과 이루는 상부 밑각 및 상기 아래쪽 경사면이 상기 대광면과 이루는 하부 밑각이 서로 다른 삼각형 모양 단면을 가지는 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 밑각과 상기 하부 밑각이 같은 상태를 기준으로, 상기 상부 밑각이 상기 결함부의 경사각만큼 더 커지는 방향으로 상기 위쪽 경사면이 경사진 도광판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 밑각이 상기 결함부의 상기 경사각만큼 더 작아지는 방향으로 상기 아래쪽 경사면이 경사진 도광판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 밑각 및 상기 하부 밑각은, 상기 상부 반사 프리즘들 상호 간에 서로 다른 도광판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부 반사 프리즘들 중 상기 상면에 가장 인접하여 위치한 제 1 상부 반사 프리즘은,
    제 1 상부 밑각과 제 1 하부 밑각이 같은 상태를 기준으로, 상기 제 1 상부 밑각이 상기 결함부의 경사각만큼 더 커지는 방향으로 경사진 제 1 위쪽 경사면과, 상기 제 1 하부 밑각이 상기 결함부의 상기 경사각만큼 더 작아지는 방향으로 경사진 제 1 아래쪽 경사면을 포함하고,
    상기 제 1 상부 반사 프리즘에서 상기 하면 방향으로 인접하여 위치한 제 2 상부 반사 프리즘은,
    제 2 상부 밑각과 제 2 하부 밑각이 같은 상태를 기준으로, 상기 제 2 상부 밑각이 상기 경사각보다 작은 각도만큼 더 커지는 방향으로 경사진 제 2 위쪽 경사면과, 상기 제 2 하부 밑각이 상기 경사각보다 작은 각도만큼 더 작아지는 방향으로 경사진 제 2 아래쪽 경사면을 포함하는 도광판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 위쪽 경사면은 상기 상부 밑각이 커지는 방향으로 볼록한 곡면 형상을 가지고, 상기 아래쪽 경사면은 상기 하부 밑각이 작아지는 방향으로 볼록한 곡면 형상을 가지는 도광판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 위쪽 경사면의 곡률과 상기 아래쪽 경사면의 곡률이, 상기 상부 반사 프리즘들 상호 간에 서로 다른 도광판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 결함부의 경사각은 0°부터 5°까지 범위인 도광판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 상면 및 상기 하면 사이의 거리가, 상기 입광면으로부터 상기 대광면을 향하는 방향을 따라 점진적으로 증가하는 도광판.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 입광면과 상기 대광면은, 상기 입광면으로부터 상기 대광면을 향하는 방향으로 볼록한 곡면 형상을 가지는 도광판.
  11. 광을 출사하는 광원;
    상기 광을 안내하는 도광판; 및
    상기 도광판으로부터 상기 광을 제공받아 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하고,
    상기 도광판은,
    광이 입사하는 입광면, 상기 입광면에 대향하는 대광면, 상기 입광면 및 대광면을 연결하고 광이 출사되는 상면, 상기 상면에 대향하는 하면, 및 상기 입광면, 대광면, 상면, 및 하면을 연결하는 측면들을 포함하고, 플레이트 형상을 가지는 몸체;
    상기 대광면에 인접한 상면 가장자리 영역에 위치하고, 상기 입광면으로부터 상기 대광면을 향하는 방향을 기준으로, 상향 경사지게 돌출된 결함부; 및
    상기 대광면 상에서, 장변 방향으로 길게 연장되고 단변 방향으로 나란하게 배치된 복수 개의 반사 프리즘들을 포함하고,
    상기 입광면으로부터 상기 대광면을 향하는 방향을 기준으로, 상기 반사 프리즘들은 상기 상면 방향의 위쪽 경사면 및 상기 하면 방향의 아래쪽 경사면을 가지며,
    상기 반사 프리즘들 중 상기 상면 및 상기 하면 사이의 거리의 1/2인 지점들을 연결한 가상면을 기준으로 하여 상기 상면 방향에 위치한 상부 반사 프리즘들은, 상기 위쪽 경사면이 상기 대광면과 이루는 상부 밑각 및 상기 아래쪽 경사면이 상기 대광면과 이루는 하부 밑각이 서로 다른 삼각형 모양 단면을 가지는 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광원은,
    제 1 좌우 출사각을 가지는 제 1 광원; 및
    상기 제 1 좌우 출사각과 다른 제 2 좌우 출사각을 가지는 제 2 광원을 포함하고,
    상기 제 1 광원과 상기 제 2 광원은 상기 도광판의 상기 입광면에 나란하게 교차 배치되는 표시 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 도광판 위에 배치되고, 상기 도광판으로부터 출사되는 상기 광의 진행 방향을 상기 도광판의 상기 상면에 수직한 방향으로 전환하는 광 편향 프리즘 시트; 및
    상기 광 편향 프리즘 시트의 위에 배치되고, 상기 광 편향 프리즘 시트로부터 출사되는 상기 광을 확산시키는 확산 시트를 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 결함부의 경사각은 0°부터 5°까지 범위인 표시 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 밑각과 상기 하부 밑각이 같은 상태를 기준으로,
    상기 결함부의 경사면과 상기 위쪽 경사면 사이에서 진행하는 상기 광의 경로를 변화시키도록, 상기 상부 밑각이 더 커지는 방향으로 상기 위쪽 경사면이 경사지고,
    상기 결함부의 상기 경사면과 상기 아래쪽 경사면 사이에서 진행하는 상기 광의 경로를 변화시키도록, 상기 하부 밑각이 더 작아지는 방향으로 상기 아래쪽 경사면이 경사진 표시 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 밑각과 상기 하부 밑각이 같은 상태를 기준으로, 상기 상부 밑각이 상기 결함부의 경사각만큼 더 커지는 방향으로 상기 위쪽 경사면이 경사지고, 상기 하부 밑각이 상기 결함부의 상기 경사각만큼 더 작아지는 방향으로 상기 아래쪽 경사면이 경사진 표시 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 밑각과 상기 하부 밑각이 같은 상태를 기준으로, 상기 상부 밑각이 상기 결함부의 경사각만큼 더 커지는 방향으로 상기 위쪽 경사면이 경사진 표시 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 반사 프리즘들 중 상기 상면에 가장 인접하여 위치한 제 1 상부 반사 프리즘은,
    제 1 상부 밑각과 제 1 하부 밑각이 같은 상태를 기준으로, 상기 제 1 상부 밑각이 상기 결함부의 경사각만큼 더 커지는 방향으로 경사진 제 1 위쪽 경사면과, 상기 제 1 하부 밑각이 상기 결함부의 상기 경사각만큼 더 작아지는 방향으로 경사진 제 1 아래쪽 경사면을 포함하고,
    상기 제 1 상부 반사 프리즘에서 상기 하면 방향으로 인접하여 위치한 제 2 상부 반사 프리즘은,
    제 2 상부 밑각과 제 2 하부 밑각이 같은 상태를 기준으로, 상기 제 2 상부 밑각이 상기 경사각보다 작은 각도만큼 더 커지는 방향으로 경사진 제 2 위쪽 경사면과, 상기 제 2 하부 밑각이 상기 경사각보다 작은 각도만큼 더 작아지는 방향으로 경사진 제 2 아래쪽 경사면을 포함하는 표시 장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 위쪽 경사면은 상기 상부 밑각이 커지는 방향으로 볼록한 곡면 형상을 가지고, 상기 아래쪽 경사면은 상기 하부 밑각이 작아지는 방향으로 볼록한 곡면 형상을 가지는 표시 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 위쪽 경사면의 곡률과 상기 아래쪽 경사면의 곡률이, 상기 상부 반사 프리즘들 상호 간에 서로 다른 표시 장치.
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