KR20130119779A - 면광원장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20130119779A
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박준상
표철중
이정환
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Abstract

본 발명은 면광원장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프리즘의 각도 조절을 통하여 정면 휘도 상승 효율을 최적화하여 높은 휘도 및 균일한 휘도 특성을 가지고, 이로 인해 광학부품의 수를 줄임으로써 모듈의 슬림화 및 제조 단가를 낮출 수 있는 면광원장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 면광원장치는 일정 축을 따라 배치된 광원으로부터 광이 입사되는 입사면, 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면과 마주보는 배면을 포함하는 도광판으로서, 상기 출사면에는 렌티큘러 패턴이 형성되고, 상기 배면에는 마이크로 프리즘 패턴이 새겨진 복수의 단위 셀이 분산 배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘의 꼭지각(θ)은 80°내지 83°이고, 상기 단위 프리즘의 배열 방향은 광원의 배열 방향과 나란하게 배열된 도광판과, 상기 도광판 상부에 적층되는 마이크로 프리즘 시트로서, 프리즘의 꼭지각(θ)은 90°내지 110°인 마이크로 프리즘 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

면광원장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛{SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE AND BACK LIGHT UNIT COMPRISING THE SAME}
본 발명은 면광원장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프리즘의 각도 조절을 통하여 정면 휘도 상승 효율을 최적화하여 높은 휘도 및 균일한 휘도 특성을 가지고, 이로 인해 광학부품의 수를 줄임으로써 모듈의 슬림화 및 제조 단가를 낮출 수 있는 면광원장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 도광판(Light Guide Plate)은 액정표시장치에 적용되어 수동소자인 LCD 모듈에 광을 인가하는 수단으로 이용되어 왔다. 즉 도광판의 측면이나 하부에 배치되는 광원, 예컨대 LED램프로부터 방출되는 광을 안내하고 확산하여 표면 측에 적층되는 LCD 모듈에 광을 인가하였다. 또한 광이 출사되는 도광판의 표면 측에는 확산시트나 프리즘 시트 등을 적층하여 백라이트를 구성함으로써 광의 휘도량과 시야각을 제어하였다.
또한, 최근 박형화, 친환경화 및 저소비 전력화의 요구에 대응하기 위해 기존 CCFL이 아닌 LED램프를 광원으로 사용한 Edge Type LED LCD가 개발되면서 큰 이슈가 되고 있다.
그러나 LED램프를 사용할 경우 CCFL 대비 발열 문제 및 고가의 부품가격으로 문제점이 발생되었다.
이를 해결하기 위하여 사용되는 LED램프의 수를 줄이는 개발이 활성화되고 있는 실정이다. 초기 4면 Edge Type LED Lamp적용 모델에서 현재 장축 2면 LED적용 모델이 주를 이루고 있으며, 최근 1면 LED 적용 모델이 개발되고 있다.
이러한 LED 적용 갯수가 줄어들수록 고휘도를 구현하는 광학부품의 요구가 커지고 있으며, 고휘도를 달성하기 위한 종래기술인 한국 공개특허공보 제10-2008-0046312호에서는 "하면에는 마이크로렌즈 패턴이 입사면으로부터 반입사면으로 소한 밀도에서 밀한 밀도로 양각 또는 음각으로 형성되고, 상면에는 프리즘 패턴이 입사면과 수직하게 입사면에서 반입사면으로 형성되어, 입사면으로부터 입사되는 빛을 집광시켜 상측으로 균일하게 출사시키도록 구성되는 측면형 백라이트 장치의 도광판 구조"를 개시하고 있고 또한 한국 등록특허 제10-0702634호에서는 "2축으로 균일한 간격으로 가공된 반사패턴을 이용하여 프리즘의 모든 간격이 동일하게 이루고, 광원이 입광면에 평행한 방향으로 입사되어 상대적으로 넓은 피치간 거리가 음각과 양각 모두 동일한 피치 및 거리를 이루게 하며, 광원의 출사각도를 일정하게 할 수 있어 도광판의 상면에 구비된 확산시트 및 프리즘 시트에 의해서 원하는 각도로 출사시켜 고휘도를 실현하는 도광판 및 이를 이용한 고휘도백라이트 유닛"을 개시하고 있다.
그러나 상기 종래기술들은 여전히 광출사 효율이 낮고 고휘도를 달성하지 못하는 문제점이 있다.
이에, 도광판 배면에 프리즘 패턴을 광원(LED)의 배열방향과 나란하게 구비하여 정면 방향으로의 빛을 출사시키는 효율을 높이고, 또한 상기 도광판 위에 상기 도광판에서 출사되는 출사광을 고려하여 휘도 최적화를 구현할 수 있도록 적층되는 마이크로 프리즘 시트의 프리즘 각을 최적화하여 조합함으로써 휘도 최적화를 효과적으로 달성할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
한국 공개특허공보 제10-2008-0046312호 한국 등록특허 제10-0702634호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 프리즘의 각도 조절을 통하여 정면 휘도 상승 효율을 최적화하여 높은 휘도 및 균일한 휘도 특성을 가지고, 이로 인해 광학부품의 수를 줄임으로써 모듈의 슬림화 및 제조 단가를 낮출 수 있는 면광원장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.
상기 목적은, 일정 축을 따라 배치된 광원으로부터 광이 입사되는 입사면, 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면과 마주보는 배면을 포함하는 도광판으로서, 상기 출사면에는 렌티큘러 패턴이 형성되고, 상기 배면에는 마이크로 프리즘 패턴이 새겨진 복수의 단위 셀이 분산 배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘의 꼭지각(θ)은 80° 내지 83°이고, 상기 단위 프리즘의 배열 방향은 광원의 배열 방향과 나란하게 배열된 도광판과, 상기 도광판 상부에 적층되는 마이크로 프리즘 시트로서, 프리즘의 꼭지각(θ)이 90°내지 110°인 마이크로 프리즘 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 단위 셀은 지름, 가로 또는 세로의 길이가 30㎛ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단위 셀은 단면이 원형, 타원형 또는 다각형인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 마이크로 프리즘의 단위 프리즘 피치는 5㎛ 내지 100㎛인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 출사면에 형성된 상기 렌티큘러 패턴의 피치는 50㎛ 내지 500㎛인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 마이크로 프리즘 시트는, 기재와 상기 기재 상에 형성된 프리즘부를 포함하되, 상기 프리즘부는 1.5 내지 1.6의 굴절율을 갖는 아크릴계 수지로 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 마이크로 프리즘 시트는 상기 도광판 배면에 형성된 상기 마이크로 프리즘 패턴의 배열 방향과 수직한 방향으로 적층된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적은, 상기 면광원장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, Edge Type 광원의 정면 출사효율을 높여줌으로써 정면휘도가 높을 뿐만 아니라, 최소의 광학부품 조합으로 휘도와 휘도 균일도가 높은 등의 효과가 있다.
따라서 본 발명에 따르면 백라이트 유닛 또는 조명장치에 사용할 경우 모듈의 슬림화 및 제조공정의 단순화가 가능해지며 제조단가를 낮출 수 있는 등의 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 도광판의 사시도이다.
도 3b 내지 도 3e는 배면의 형성되는 단위셀의 형태를 나타내는 도면들이다.
도 4는 단위셀 상에 형성된 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘에 대한 확대도이다.
도 5a 내지 도 5c는 출사면에 형성되는 패턴을 예시한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 프리즘 시트의 사시도이다.
도 7은 프리즘 시트를 제작하는 과정을 도시한 공정도이다.
도 8은 정면 휘도와 광출사각 측정을 위한 BLU를 도시한 도면이다.
도 9는 광출사각을 측정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 10은 배면에 형성된 프리즘 패턴의 단위 프리즘 각도별 광출사각을 나타낸 그래프이다.
도 11은 적층되는 프리즘 시트의 각도별 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면광원장치의 단면도인 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 면광원장치는 일정 축을 따라 배치된 광원(200)로부터 광이 입사되는 입사면(110), 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면(120) 및 상기 출사면과 마주보는 배면(130)을 포함하는 도광판으로서, 상기 출사면(120)에는 렌티큘러 패턴이 형성되고, 상기 배면(130)에는 마이크로 프리즘 패턴(140)이 새겨진 복수의 단위 셀(131)이 분산 배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴(140)의 단위 프리즘의 꼭지각(θ)은 80°내지 83°이고, 상기 단위 프리즘의 배열 방향은 광원의 배열 방향과 나란하게 배열된 도광판(100)과, 상기 도광판 상부에 적층되는 마이크로 프리즘 시트(210)로서, 프리즘의 꼭지각(θ)이 90°내지 110°인 마이크로 프리즘 시트(210)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 도 1에서는 이해를 돕기 위하여 단위셀(131)을 하나만 확대하여 나타내었고 광원(200)을 추가하였다.
본 발명에 따른 상기 도광판(100)은 광원(200)에서 출발하여 입사면(110)을 통하여 상기 도광판(100) 내부로 입사된 빛을 반사, 굴절, 회절 등의 작용을 통하여 출사면(120) 방향으로 광의 경로를 변경시키는 기능을 하는 것으로서, 그 재질로서는 가시광선 투과율이 크고, 강도가 높으면서도 변형, 깨짐이 적은 고분자 소재가 사용된다. 이 목적으로 사용되는 고분자로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, COC(Cyclic Olefin Copolymer) 등이 있으며, 이들 중 아크릴 수지가 바람직하며, 특히 폴리메틸메타아크릴레이트가 바람직하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 사시도인 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 도광판(100)으로 입사되는 광의 광원(200)이 일정 축으로 배열되어 있고, 상기 도광판(100)의 배면(130)에는 마이크로 프리즘 패턴(140)이 새겨진 복수의 단위셀(131)이 분산되어 배치된다. 상기 배면(130)에 형성된 프리즘 패턴(140)이 새겨진 하나의 단위셀(131)은 배면(130)에 대해 음각으로 새겨진 것이나, 반드시 이에 한정될 필요는 없으며 양각으로 새겨질 수도 있다. 또한, 단위셀(131)상의 마이크로 프리즘 패턴(140)의 저면이 배면(130)과 동일한 면이 될 수 있다. 이 경우에는 마이크로 프리즘 패턴(140)의 형태만으로 단위셀(131)의 형상이 갖추어진다. 도 2에 도시된 확대 SEM 사진은 하부 도트(Dot) 내부에 형성된 마이크로 프리즘이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 도광판의 사시도이고 도 3b 내지 도 3e는 배면의 형성되는 단위셀의 형태를 나타내는 도면들이다. 도 3에서와 같이, 배면(130)에는 단위셀(131)이 도트 형태로 분포되어 있다. 이때 상기 단위셀의 형태는 원형, 타원형, 삼각형, 사각형 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
상기 단위셀(131)의 크기는, 그 형상이 원형인 경우는 그 직경이 30㎛ 내지 1000㎛인 것이 바람직하다. 단위셀 직경의 크기가 30㎛ 미만일 경우 내부에 프리즘의 길이가 너무 짧아짐으로 프리즘 성형 자체가 어려우며, 1000㎛를 초과하면 프리즘 밀도 조절에 의한 균일도 제어가 어려워지고 단위셀이 백라이트에서 시인되는 불량이 발생하게 된다. 한편, 상기 단위 셀의 형상이 타원형인 경우에는 그 장축 및/또는 단축이, 다각형인 경우에는 한 변의 길이가 상기의 범위 내에 드는 정도면 족하다.
도 4는 도광판 배면(130)의 단위셀 상에 형성된 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘에 대한 확대도이다. 도 4에서, 상기 마이크로 프리즘 패턴(140)의 단위 프리즘 중 하나 이상이 능선방향과 수직하는 단면이 삼각형인 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 프리즘의 꼭지각(θ1)은 80° 내지 83°인 것이 바람직하다. 상기 꼭지각(θ1)이 상기 범위를 벗어날 경우 출사되는 각이 정면이 아닌 방향으로 출사되어 정면 휘도를 감소시키게 되므로 바람직하지 않다. 즉 상기 프리즘의 꼭지각이 상기 범위로 형성될 경우 광원에서 입사하는 광의 진행 방향과 수평한 빛의 성분을 정면 출사시키는 효율이 극대화되지만, 80° 미만 또는 83° 초과일 경우 정면 출사 효율이 낮아 휘도 향상 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
또한 상기 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘 피치는 5㎛ 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 상기 피치가 5㎛ 미만일 경우 프리즘에 의한 휘도 상승효과가 급격히 저하되며, 100㎛를 초과하는 때에는 프리즘 패턴을 포함하는 단위셀의 크기가 현저히 커짐으로 인해 휘도 균일도 및 외관 제어에 상당한 제약을 받게 된다.
상기 배면(130)에 형성된 상기 단위셀들의 분포는 동일 직경의 단위셀(131) 밀도를 조정하여 배치하는 방법으로 조정될 수 있다. 즉, 단위셀(131)의 밀도가 광이 입사되는 측면에 가까울수록 감소하고, 멀수록 증가하는 구배(gradient)를 갖는 분포로 구성될 수 있다. 또한, 단위셀들의 상기 분포는 단위셀(131)의 크기를 바꾸는 방법으로 조정될 수 있다. 즉, 단위셀(131)의 크기가 광이 입사되는 측면에 가까울수록 적어지고, 멀수록 커지는 구배를 갖는 분포로 구성될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 도광판(100)의 출사면(120)에 형성되는 패턴을 예시한 도면들이다. 상기 패턴은 도광판 내부에서 나오는 광의 경로를 최외각에서 제어를 하는 구조물로서 표층의 렌즈형상에 의해 집광기능을 한다. 상기 패턴에 의하여 배면(130)에서 반사된 광의 출사각이 제어되어 시인성과 수직휘도가 우수한 광분포로 조절된다. 패턴은 단면 반원형의 렌티큘러 패턴(도 5a)이나 정점을 지나는 수직선을 기준으로 빗변과 빗변이 각각의 곡률을 갖는 포물선렌즈(도 5b) 또는 독립된 반구형 렌즈 어레이(도5c)일 수 있다.
또한 본 발명의 출사면(120)에 형성된 패턴이 렌티큘러 패턴, 포물선렌즈 패턴인 경우, 상기 패턴의 능선이 이루는 방향은 광원(200)로부터 입사되는 빛과 평행(또는 광원의 배열방향과 수직)이 되도록 한다. LED 광원의 경우 자체특성에 의한 광의 직진성이 강하여 도광판 내부에 직선의 형태로 광의 경로가 시인되는 문제가 발생되며, 이를 해결하기 위하여 도광판 출사면에 상기 패턴을 형성할 수 있다.
또한 상기 패턴이 렌티큘러 패턴, 포물선렌즈 패턴인 경우 패턴의 피치는 50㎛ 내지 500㎛인 것이 바람직하다. 피치가 50㎛ 미만이면, 렌즈 기능을 내는 최외각 비 표면적이 작아져서 휘도 향상 기능이 저하되며, 500㎛를 초과하면, 액정장치와의 모아레 발생에 의해 화질이 저하되는 단점이 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 프리즘 시트의 사시도로서, 상기 도광판(100) 상부에 적층되는 마이크로 프리즘 시트(210)를 도시하고 있다. 상기 마이크로 프리즘 시트(210)의 프리즘 꼭지각(θ2)은 하부 도광판(100)에서 출사하는 빛의 출사각을 고려하여 최적의 집광효율을 부여하기 위해서 90°내지 110°로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 프리즘 꼭지각(θ2)이 상기 범위를 벗어날 경우, 정면 휘도 집광 효율이 낮아 휘도가 떨어지게 된다.
또한 상기 마이크로 프리즘 시트의 기재(220)는 일반적으로 PET 필름이 적용되는 것이 바람직하며, 그 외에 폴리카보네이트, 폴리이미드 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 마이크로 프리즘 시트(210)의 프리즘부(230)는 굴절율이 1.5 내지 1.6인 아크릴계 수지를 사용하여 UV 임프린트 방식으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 굴절율이 1.5 미만 또는 1.6 초과일 경우 산란 및/또는 확산되는 빛이 많아져 집광효율이 떨어진다.
또한, 상기 마이크로 프리즘 시트(210)는 하부 도광판 배면(130)에 형성되는 상기 마이크로 프리즘 패턴의 배열 방향과 수직한 방향으로 적층하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛은 상기 마이크로 프리즘 시트(210)를 포함하는 면광원장치를 포함할 수 있다. 그 밖에 상기 도광판(100)의 입사면 일측에 설치된 광원(200)과 상기 도광판의 출사면 상부에 적층되는 집광 및 확산기능을 갖는 기타 광학필름도 포함할 수 있음은 물론이다.
또한 본 발명에 따른 도광판(100)은 사출공법을 이용하여 제작하는 것이 가능하다. 이 경우에는 사출용 금형에 배면, 출사면의 각 패턴을 가공하여 고분자 재료를 상기 금형에 사출 가공함으로써 도광판이 제작된다. 또 다른 제작 공법으로는 도광판의 모재가 되는 플레이트를 준비하여, 상기 플레이트 상에 패턴 가공을 통하여 제작이 가능하다. 플레이트 상에 패턴을 가공하는 방법은 가압, 가열에 의한 스탬핑 공법, 자외선 수지를 이용한 임프린트 공법 등이 있을 수 있다.
또한 본 발명에 따른 상기 마이크로 프리즘 시트(210)는 압출 공법 또는 자외선 임프린트 공법으로 제작할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
1. 도광판용 플레이트 제작
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 원료로 하여 두께 3mm, 가로 20cm, 세로 10cm의 폴리메틸메타크릴레이트 플레이트를 제작하였다. 폴리메틸메타크릴레이트 플레이트는 압출 공법을 활용하였으며, 압출기는 통상의 단일 스크루 압출기(single screw extruder)를 사용하였다. 상기 플레이트의 상면은 렌티큘러 패턴이 형성되어 있으며, 상기 렌티큘러 패턴(120)은 피치300㎛와 높이 55㎛의 형상으로 제작하였다.
2. 패턴 가공용 금형 제작
냉간합금공구강(SKD-11) 코아 몰드에 동 도금 코팅으로 동 두께 30㎛의 금형 원판을 제작하였다. 제작된 금형 원판에 다이아몬드 바이트로 선반 가공하여 원형의 단위셀 직경 100㎛, 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘의 꼭지각은 70°가 되게 하고 단위 프리즘 피치 20㎛의 단위셀로 이루어진 패턴을 가공하였다. 단위셀의 분포는 동일 직경에 밀도의 조정을 통해 배치하였다. 즉, 광원에 단위셀의 밀도가 광이 입사되는 측면에 가까울수록 감소하고, 멀수록 증가하는 구배(gradient)를 갖는 분포로 구성하였다. 광원측 단위 면적상 단위셀 밀도를 10%로 하였으며, 정 중앙의 단위 면적당 단위셀 밀도를 50%로 하였으며, 광원 측에서 중앙까지는 0.2cm 거리마다 구배를 주었다.
3. 셀 성형 및 도광판 제작
준비된 플레이트의 하면 측에 셀 패턴 성형을 위해, 미리 준비된 패턴금형을 프레스몰딩 장비에 장착하여, 몰딩온도 200℃, 프레스 시간 1분, 프레스 압력 10kg/m2로 하여 프레스 성형하여 도광판을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 도광판을 제조하되, 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘의 꼭지각이 80°가 되도록 금형 및 샘플을 제작하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 도광판을 제조하되, 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘 꼭지각이 83°가 되도록 금형 및 샘플을 제작하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 도광판을 제조하되, 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘 꼭지각이 85°가 되도록 금형 및 샘플을 제작하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 도광판을 제조하되, 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘 꼭지각이 90°가 되도록 금형 및 샘플을 제작하였다.
[비교예]
평가를 위해 적용된, 5.7inch BLU에 장착되어 있는 일반적으로 많이 사용되어지는 도광판 배면에 인쇄방식으로 패턴이 형성되어 있는, 인쇄도광판을 비교예로 하였다.
[실시예 6]
직경 600mm, 폭 1200mm의 금형 롤에 다이아몬드 바이트를 사용하여 200mm 폭 간격으로 프리즘 꼭지각이 각각 76°, 83°, 90°, 95°, 100°, 105°가 되도록 가공하였다.
상기와 같이 가공된 금형 롤을 사용하여, 하기 도 7과 같이, UV 임프린트 공법을 통하여 각각의 각도별 프리즘 시트를 제작하였다. 이 때 188㎛ PET 필름(XU7HU7, 도레이첨단소재(주))을 기재로 사용하였으며, 굴절율이 1.56인 자외선 경화수지(MINS-MOP, ㈜미뉴타텍)를 사용하여 샘플을 제작하였다.
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 6에 따른 면광원장치를 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
[실험예]
1. 정면 휘도 측정
측정 장비: 탑콘(Topcon)사의 BM-7A
측정 방법: 백라이트 9 Point측정 및 평균 산출
측정 BLU : 5.7인치 장1변LED 적용 Type BLU를 사용하여, 샘플별로 장착하여 측정(도 8 참조)
2. 광출사각 측정
측정장비 : 탑콘(Topcon)사의 BM-7A
측정방법 : 측정기기를 백라이트 정중앙 Point에서 고정하고 BM-7A측정기기를 각도별로 변화시켜 가면서 측정(도 9 참조)
측정 BLU : 5.7인치 장1변LED 적용 Type BLU를 사용하여, 샘플별로 장착하여 측정
비교예 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
광출사각(°) 70 -18 -6 0 6 18
휘도(cd/m2) 1927 5839 7129 7812 6892 6212
상기 표 1과 도 10의 그래프에서 알 수 있듯이, 도광판 배면의 프리즘 패턴의 단위 프리즘 각도에 따른 광출사각과 휘도에서 실시예들은 비교예에 비해 훨씬 우수함을 알 수 있다. 특히, 도광판 배면 프리즘 패턴의 단위 프리즘 각도가 83°를 기준으로 83° 보다 작아질 경우 광원 방향으로, 83°보다 커질 경우 광원 반대 방향으로 광출사각이 이동됨을 확인 할 수 있다. 또한 정면 휘도 측정 결과 광출사각이 정면(0°)으로 출사하는 프리즘 꼭지각 83° 샘플이 높은 휘도 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
또한 상기 결과를 바탕으로 배면 프리즘 패턴의 단위 프리즘 각도가 83°인 도광판을 사용하고, 상기 실시예 6과 같이 각도별로 제작된 프리즘 시트를 도광판 상위에 적층하여 휘도를 분석한 결과를 다음 표 2에 나타내었다. 또한 프리즘 시트를 적층하지 않고 도광판 만으로 휘도를 측정한 값을 기준으로 상대값을 비교하였다. 다만, 도광판 상위에 프리즘 시트 적층 시 도광판 배면에 형성된 마이크로 프리즘 패턴의 배열 방향과 수직한 방향으로 프리즘이 배열되도록 적층하였다.
Only
도광판		 76° 83° 90° 95° 100° 105°
휘도(cd/m2) 7812 8020 8481 9218 9863 10232 10048
상대값(%) 100 103 109 118 126 131 129
상기 표 2 및 도 11의 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 도광판 배면에 꼭지각이 83°로 마이크로 프리즘 패턴이 형성된 도광판에서 상부에 프리즘 시트를 도광판 배면에 형성되는 프리즘의 배열 방향과 수직한 방향으로 적용할 경우 휘도가 상승함을 확인할 수 있고, 꼭지각이 커질수록 휘도가 상승하는 경향을 가지며, 꼭지각이 100°이상일 경우 다시 저하되는 경향을 확인할 수 있다.
상기 결과를 종합하여 보면 도광판 하면에 도트(Dot)패턴을 형성하되 도트 내부에 마이크로 프리즘을 형성하여 출사각을 제어하면 종래의 인쇄방식으로 패턴을 형성하는 도광판 대비 휘도가 현격히 증가함을 확인할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 상기 도광판의 상위에 프리즘 시트를 도광판 하면에 형성되는 마이크로 프리즘의 배열 방향과 수직하게 적용할 경우 정면 휘도가 크게 증가함을 확인할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 면광원장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 LCD에 사용 가능하며, 그 외 조명용 장치 등 LED 램프를 사용하는 장치에서의 광 출사제어 및 외관개선을 목적으로 다양하게 사용될 수 있다.
1 : PET필름 2 : 레진 투입
3 : 프리즘 롤 4 : 자외선경화와 패터닝
5 : 보호필름(프리즘 상) 6 : 라미네이팅
7 : 보호필름(PET 상) 8 : 검사
9 : 프리즘 시트 롤링 100 : 도광판
110 : 입사면 120 : 출사면
130 : 배면 131 : 단위셀
140 : 단위 프리즘 200 : 광원
210 : 마이크로 프리즘 시트 220 : 기재
230 : 프리즘부

Claims (8)

  1. 면광원장치에 있어서,
    일정 축을 따라 배치된 광원으로부터 광이 입사되는 입사면, 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면과 마주보는 배면을 포함하는 도광판으로서, 상기 출사면에는 렌티큘러 패턴이 형성되고, 상기 배면에는 마이크로 프리즘 패턴이 새겨진 복수의 단위 셀이 분산 배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘의 꼭지각(θ)은 80°내지 83°이고, 상기 단위 프리즘의 배열 방향은 광원의 배열 방향과 나란하게 배열된 도광판과,
    상기 도광판 상부에 적층되는 마이크로 프리즘 시트로서, 프리즘의 꼭지각(θ)이 90°내지 110°인 마이크로 프리즘 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 면광원장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단위 셀은 지름, 가로 또는 세로의 길이가 30㎛ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는, 면광원장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단위 셀은 단면이 원형, 타원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는, 면광원장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘 피치는 5㎛ 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는, 면광원장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 출사면에 형성된 상기 렌티큘러 패턴의 피치는 50㎛ 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는, 면광원장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 프리즘 시트는, 기재와 상기 기재 상에 형성된 프리즘부를 포함하되,
    상기 프리즘부는 1.5 내지 1.6의 굴절율을 갖는 아크릴계 수지로 형성된 것을 특징으로 하는, 면광원장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 프리즘 시트는 상기 도광판 배면에 형성된 상기 마이크로 프리즘 패턴의 배열 방향과 수직한 방향으로 적층된 것을 특징으로 하는, 면광원장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 면광원장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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