KR20130123260A - 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛 - Google Patents

면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR20130123260A
KR20130123260A KR1020120046573A KR20120046573A KR20130123260A KR 20130123260 A KR20130123260 A KR 20130123260A KR 1020120046573 A KR1020120046573 A KR 1020120046573A KR 20120046573 A KR20120046573 A KR 20120046573A KR 20130123260 A KR20130123260 A KR 20130123260A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
guide plate
light
light guide
light source
source device
Prior art date
Application number
KR1020120046573A
Other languages
English (en)
Inventor
박준상
김연수
황창익
김광수
이정환
표철중
Original Assignee
도레이첨단소재 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도레이첨단소재 주식회사 filed Critical 도레이첨단소재 주식회사
Priority to KR1020120046573A priority Critical patent/KR20130123260A/ko
Publication of KR20130123260A publication Critical patent/KR20130123260A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/005—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along a single direction only, e.g. lenticular sheets
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0231—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having microprismatic or micropyramidal shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G02B5/045—Prism arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0058—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
    • G02B6/0061—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide to provide homogeneous light output intensity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

본 발명은 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정면 휘도가 높을 뿐만 아니라 휘도의 균일도가 우수하며 모아레 현상이 발생하지 않고, 또한 이로 인해 도광판 위에 적층되는 광학시트의 사용을 줄일 수 있어 액정표시장치 모듈의 슬림화 및 제조공정의 단순화가 가능해지고 제조단가를 낮출 수 있으며 자유자재로 시야각을 제어할 수 있어 다양한 각도에서의 시인성이 우수한 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 면광원장치용 도광판은 일정 축을 따라 배치된 램프로부터 광이 입사되는 입사면, 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면과 마주보는 배면을 포함하는 도광판으로서, 상기 출사면에는 음각의 렌티큘라 패턴이 형성되어 있고, 상기 배면에는 마이크로 프리즘 패턴이 새겨진 복수의 단위셀이 분산 배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 능선방향이 이루는 마이크로 프리즘 배열축과 상기 램프의 배열방향을 이루는 램프 배열축의 교차각이 엇각으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛{LIGHT GUIDING PLATE FOR SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE AND BACK LIGHT UNIT WITH CONTROLLABLE VIEWING ANGLE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정면 휘도가 높을 뿐만 아니라 휘도의 균일도가 우수하며 모아레 현상이 발생하지 않고, 또한 이로 인해 도광판 위에 적층되는 광학시트의 사용을 줄일 수 있어 액정표시장치 모듈의 슬림화 및 제조공정의 단순화가 가능해지고 제조단가를 낮출 수 있으며 자유자재로 시야각을 제어할 수 있어 다양한 각도에서의 시인성이 우수한 면광원장치용 도광판 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, 예를 들어 LED 램프로부터 방출되는 광을 안내하고 확산하여 표면 측에 적층되는 LCD 모듈에 광을 인가한다. 이와 함께 광이 출사되는 도광판의 표면 측에 확산시트나 프리즘 시트 등을 적층하여 백라이트를 구성함으로써 광의 휘도량과 시야각을 제어한다.
그러나 최근에는 이와 같이 도광판에 부가되는 각종 부품들을 도광판 자체에 구현함으로써 부품 수를 감소시키고 이에 따라 구조를 간단하게 하거나 원가를 감소시키고자 하는 노력이 수행되어 왔다.
예를 들어, 일본특허공개 평6-118247호에는 도광판의 하면 또는 표면 중 어느 한 면에 미세한 요철로 구성된 난반사 부분을 형성하고 여기에 투명잉크와 같이 난반사량을 제어하는 반사판을 부착한 도광판이 개시되어 있고 이러한 구성에 따라 난반사효율이 좋고 밝은 도광판을 간단하고 신속하게 제조할 수 있는 기술을 개시하고 있다.
그러나 상기 종래기술은 난반사 부분과 부착물을 통하여 광량을 제어하는 것만을 언급하고 있고, 도광판 배면에 음각의 패턴형상 성형을 통한 제조공법이 일반적으로 활용되고 있는데, 이는 인쇄방식의 도광판에 비해 휘도가 소량 상승은 하지만, 여전히 다량의 광학시트를 필요로 할 만큼 휘도 저하 및 백라이트의 비용 상승 등의 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 도광판 배면에 삼각형 구조물 등의 패턴 성형을 통하여 광 경로를 제어함으로써 휘도를 획기적으로 상승시킬 수 있는 기술의 개발이 시도된 바 있다. 예를 들어, 한국 등록특허 제10-0580890호에는 배면 출광면의 배면에 삼각형 형상의 반사부가 구비된 도광판이 개시되어 있다.
그러나 상기 특허의 경우 삼각형 형상의 배면 반사면이 한정된 특정 방향으로의 반사를 이루기에 휘도는 우수하나 휘도의 균일성이 미흡한 불균일한 광학 분포를 나타내는 특성이 있으며, 또한 출사면의 상면에 광학시트로 프리즘 사용 시 프리즘 형상 조합에 의해 나타나는 모아레 현상이 발생한다는 문제점이 여전한 실정이다.
더욱이, 최근 광원으로 LED램프를 사용한 결과, LED램프와 램프 사이의 암부 형성에 따른 휘도 균일성의 문제와 도광판 배면의 프리즘 구조물과 광학시트로 사용되는 프리즘 시트의 조합에 의한 모아레 현상이 발생하는 문제가 계속되고 있다. LED는 광의 직진성이 우수한 광원으로서, 램프에서 출사된 광이 도광판 내 삼각형 구조물 내지는 프리즘 구조물 등에 부딪혔을 때 부딪힌 부분의 광은 광 경로가 정면 출사로 즉시 전환됨으로서 높은 휘도를 나타내게 한다. 부딪히는 부분과 부딪히지 않는 부분, 즉 LED 램프가 있는 부분과 LED램프가 없는 부분의 광의 밝기가 현저, 즉 명암차가 극명하게 발생하기 때문에 휘도 균일성을 저하시키게 된다.
이에 본 발명자들은 도광판에 있어 출사면의 배면에 형성된 프리즘 패턴 또는 배면 단위셀 상에 형성된 마이크로 프리즘 패턴의 능선방향을 빛이 입사하는 방향과 일정 정도의 엇각으로 배치하고 출사면에 형성된 음각 렌티큘라 패턴에 의해 정면 휘도분포를 향상시킬 수 있고 모아레 현상을 억제할 수 있으며, 균일도가 향상될 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
일본 공개특허공보 평6-118247호 한국 등록특허 제10-0580890호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 정면 휘도가 높을 뿐만 아니라 휘도의 균일도가 우수하며 모아레 현상이 발생하지 않는 면광원장치용 도광판을 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 도광판 위에 적층되는 광학시트의 사용을 줄일 수 있어 액정표시장치 모듈의 슬림화 및 제조공정의 단순화가 가능해지고 제조단가를 낮출 수 있으며 자유자재로 시야각을 제어할 수 있어 다양한 각도에서의 시인성이 우수한 면광원장치용 도광판을 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 램프로부터 광이 입사되는 입사면, 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면과 마주보는 배면을 포함하는 도광판으로서, 상기 출사면에는 음각의 렌티큘라 패턴이 형성되어 있고, 상기 배면에는 마이크로 프리즘 패턴이 새겨진 복수의 단위셀이 분산 배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 능선방향이 이루는 마이크로 프리즘 배열축과 상기 램프의 배열방향을 이루는 램프 배열축의 교차각이 엇각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원장치용 도광판에 의해 달성된다.
여기서, 상기 마이크로 프리즘 배열축과 상기 램프의 배열축이 이루는 교차각은 0.1° ~ 10°인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘 각은 40° ~ 120°이고, 단위 프리즘 피치는 1㎛ ~ 100㎛인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단위셀의 최장측은 1㎛ ~ 2000㎛인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 렌티큘러 패턴의 피치는 10㎛ ~ 300㎛인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적은, 상기 면광원장치용 도광판과 상기 도광판의 입사면 일측에 구비된 램프 및 상기 도광판의 출사면 상부에 적층되는 확산기능을 갖는 보호필름을 포함하는 것을 특징으로 하는, 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 정면 휘도가 높을 뿐만 아니라 휘도의 균일도가 우수하며 모아레 현상이 발생하지 않는 등의 효과를 가진다.
또한 도광판 위에 적층되는 광학시트의 사용을 줄일 수 있어 액정표시장치 모듈의 슬림화 및 제조공정의 단순화가 가능해지며 제조단가를 낮출 수 있고 자유자재로 시야각을 제어할 수 있어 다양한 각도에서의 시인성이 우수한 등의 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 면광원장치용 도광판의 사시도이다.
도 2는 도 1의 광 출사면에 형성된 음각 렌티큘러의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 배면에 형성된 단위 도트 패턴의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 A-A에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따른 도광판 광 출사면의 단위 양각 렌티큘라 형상에서의 레이 트레이싱(Ray tracing)을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판 광 출사면의 단위 음각 렌티큘라 형상에서의 레이 트레이싱을 나타낸 도면이다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 면광원장치용 도광판의 사시도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 면광원장치용 도광판(1)은 일정 축을 따라 배치된 램프(3)로부터 광이 입사되는 입사면(11), 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면(10) 및 상기 출사면과 마주보는 배면(9)을 포함하는 도광판에 있어서, 상기 출사면(10)에는 음각의 렌티큘라 패턴(13)이 형성되어 있고, 상기 배면(9)에는 마이크로 프리즘 패턴(12)이 새겨진 복수의 단위셀(2)이 분산배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴(12)의 능선방향을 이루는 프리즘 배열 축(5)과 상기 램프의 배열방향을 이루는 램프 배열 축(4)의 교차각(7)이 엇각으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
도 1에서, 도광판(1)은 램프(3)에서 출발하여 입사면(11)을 통하여 상기 도광판(1) 내부로 입사된 빛을 반사, 굴절, 회절 등의 작용을 통하여 출사면(10) 방향으로 광의 경로를 변경시키는 기능을 하는 것으로서, 그 재질로서는 가시광선 투과율이 크고, 강도가 높으면서도 변형, 깨짐이 적은 고분자 소재가 사용된다. 이 목적으로 사용되는 고분자로서는 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(cyclo olefin copolymer) 등이 있으며, 이들 중 아크 수지가 바람직하며, 특히 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트이다.
상기 램프(3)는 광원으로서 기능을 하는데, 선광원 뿐만 아니라 점광원이 선형으로 배열된 램프일 수도 있다. 이때 광원은 발광다이오드(LED)나 냉음극관(CCFL) 등을 사용하는 것이 보통이다.
또한 상기 도광판(1)의 배면(9)에는 마이크로 프리즘 패턴(12)이 새겨진 복수의 단위셀(2)이 분산되어 배치된다.
도 2는, 도 1의 광 출사면에 형성된 음각 렌티큘러의 형상을 설명하기 위한 도면이다. 또한 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판 광 출사면의 단위 음각 렌티큘라 형상에서의 레이 트레이싱을 나타낸 도면이고 도 5는 본 발명의 비교예에 따른 도광판 광 출사면의 단위 양각 렌티큘라 형상에서의 레이 트레이싱(Ray tracing)을 나타낸 도면이다. 도 5 및 도 6으로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 도 6의 단위 음각 렌티큘라 형상에서는 도 5의 양각 렌티큘라 형상에 비해 광의 확산 폭이 넓음이 확인할 수 있다. 이는 패턴형상의 계면을 구성하는 매질의 밀도(굴절률) 차이에 의해 빛의 진행 속도의 차이가 생겨서 빛이 꺾이는 현상, 즉 하나의 매질로부터 다른 매질로 진입하는 빛이 그 경계면에서 나가는 방향을 바꾸는 현상에 의한 결과이다. 도면에서와 같이 왼편 매질의 굴절률 1.5에서 오른쪽 매질의 굴절률 1.0으로 빛이 진행 될 때, 도 6과 같이 음각 패턴의 형상에서 양각 패턴의 형상에 비해 빛의 확산 폭이 더 넓다.
또한 도 3은 배면(9)에 형성된 단위 도트 패턴의 형상을 설명하기 위한 도면으로서, 배면(9)에 형성된 프리즘 패턴(12)이 새겨진 한 개의 단위셀(2)만 보여주는 부분 확대도이다. 도 3에서 예시된 단위셀(2)은 배면(9)에 단위셀(2)이 음각으로 새겨진 것이나, 반드시 이에 한정될 필요는 없으며, 양각으로 새겨질 수도 있다.
또한 도 3은 상기 단위셀(2)의 형상을 보여주는 모식도인데 일반적으로 원형이지만, 반드시 도시된 형태에 제한된 것이 아니어서 예를 들어, 직사각형, 마름모꼴, 또는 이들의 조합형 등 얼마든지 변형이 가능함은 물론이다.
또한 상기 단위셀(2)의 크기는, 그 형상이 원형인 경우는 최장경이 1㎛ ~ 2,000㎛인 것이 바람직하다. 단위셀 크기가 1㎛ 미만이면 광반사 효과가 미미하고, 2,000㎛를 초과하면 LED램프와 LED램프 사이의 휘도에 대한 균일한 제어가 불가능하게 된다. 즉 램프와 램프 사이의 휘도 균일성 제어는 단위셀의 분포조정을 통해서도 이루어지는데, 2,000㎛를 초과하는 단위셀인 경우 분포조정에 제한을 받아 단위 면적당 단위셀의 밀도를 일정 수준 이상으로 올리는 데 저해가 된다. 한편, 상기 단위셀의 형상이 타원형인 경우에는 그 장축 및/또는 단축이, 다각형인 경우에는 한 변의 길이가 상기의 범위 내에 드는 정도면 족하다.
또한 상기 배면(9) 상에 형성된 상기 단위셀들의 분포는 동일 직경의 단위셀(2) 밀도를 조정하여 배치하는 방법으로 조정될 수 있다. 즉 단위셀(2)의 밀도가 광이 입사되는 측면에 가까울수록 감소하고, 멀수록 증가하는 구배(gradient)를 갖는 분포로 구성될 수 있다. 또한 단위셀들의의 상기 분포는 단위셀(2)의 크기를 바꾸는 방법으로 조정될 수 있다. 즉, 단위셀(2)의 크기가 광이 입사되는 측면에 가까울수록 작아지고, 멀수록 커지는 구배를 갖는 분포로 구성될 수도 있다.
도 4는, 도 3의 단위 도트 패턴 형상의 A-A에 따른 단면이다. 상기 단위셀(2)에는 마이크로 프리즘 패턴(12)이 형성되어 있는데, 상기 마이크로 프리즘 패턴(12)은 광원에서 입사된 광을 도광판 정면 방향으로 전환시킴으로서 휘도의 상승을 유도한다. 상기 마이크로 프리즘 패턴(12)은 단위 프리즘 각이 40° ~ 120°이고, 단위 프리즘 피치가 1㎛ ~ 100㎛인 것이 바람직하다. 프리즘각이 40도 미만, 120도 초과 시에는 사이드 로브의 증가로 휘도 저하가 발생하며, 프리즘의 피치가 1㎛ 미만이면 광반사 효과가 미비하여 휘도 상승의 효과가 없으며, 100㎛를 초과하면 도광판의 전체 두께에 영향을 가하여, 백라이트 유닛 전체 두께의 상승을 유발하다. 또한 상기 마이크로 프리즘 패턴(12)을 구성하는 단위 프리즘의 능선은 서로 평행하다.
또한 본 발명에 따른 상기 마이크로 프리즘 패턴(12)의 능선방향이 이루는 프리즘 배열 축(5)과 상기 램프의 배열방향이 이루는 램프 배열 축(4)이 이루는 교차각(7)이 엇각으로 배치되어야 한다. 본 발명에서 엇각이라 함은 프리즘 배열 축(5)과 상기 램프의 배열 축(4)의 교차각(7)이 0°가 아닌 각, 즉 프리즘 배열 축(5)과 상기 램프의 배열 축(4)이 평행이 아닌 경우를 말한다. 상기 교차각(7)은 0.1° ~ 10°인 것이 바람직하다. 상기 교차각(7)이 0.1°에 이르지 못하면 휘도의 균일성을 기대할 수 없고, 교차각(7)이 10°를 초과하면 휘도의 균일성은 확보될 수 있으나, 휘도 자체의 감소가 발생한다. 상기 범위에서의 교차각에 의해 직진성이 우수한 LED광은 프리즘 구조물에 의한 강도의 구배를 갖는 반사가 발생하여, LED광이 지나지 않는 암부 영역 대비 휘도의 편차를 점진적으로 줄임으로서 도광판의 휘도 균일성이 향상되게 된다.
또한 본 발명에 따른 상기 출사면(10)에 형성된 음각의 렌티큘라 패턴(13)의 피치는 10㎛ ~ 300㎛인 것이 바람직하다. 상기 피치가 10㎛ 미만이면, 렌즈 기능을 내는 최외각의 비표면적이 작아져서 휘도 향상 기능이 저하되며, 300㎛를 초과하면 액정장치와의 모아레 발생에 의해 화질이 저하되는 단점이 있다.
또한 본 발명에 따른 면광원장치용 도광판은 상기 도광판의 입사면 일측에 광원이 설치되고, 도광판의 출사면 상부에 적층되는 확산 내지 집광 기능을 갖는 보호필름을 포함하는 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛으로 사용된다.
본 발명의 각 실시예에 따르는 면광원장치용 도광판은 사출공법을 이용하여 제작하는 것이 가능하다. 이 경우에는 사출용 금형에 배면, 출사면의 각 패턴을 가공하여 고분자 재료를 상기 금형에 사출가공함으로써 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.
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
PMMA를 원료로 하여 두께 3.5mm, 가로 20cm, 세로 10cm의 PMMA 플레이트를 제작하였다. PMMA 플레이트는 압출 공법을 활용하였으며, 압출기는 통상의 단일 스크루 압출기(single screw extruder)를 사용하였다. 플레이트의 상면은 음각 렌티큘러 패턴(13)이 형성되어 있으며, 상기 렌티큘러 패턴(13)은 피치 200㎛, 높이 40㎛의 형상으로 제작하였다.
2. 패턴 가공용 금형 제작
냉간합금공구강(SKD-11)에 동도금 실시로 동 두께 30㎛의 금형 원판을 제작하였다. 제작된 금형원판에 다이아몬드 바이트로 선반 가공하여 단위셀의 직경 200㎛, 단위 프리즘 각 90도, 단위셀 상의 단위 프리즘 피치 50㎛의 프리즘을 가공하였다. 단위셀의 분포는 동일 직경의 밀도의 조정하여 배치하는 방법으로 조정하였다. 즉 단위셀의 밀도가 광이 입사되는 측면에 가까울수록 감소하고, 멀수록 증가하는 구배(gradient)를 갖는 분포로 구성하였다. 본 실험에서는 광원측 단위 면적상 단위 패턴 밀도를 10%로 하였으며, 정 중앙의 단위 면적당 단위 패턴 밀도를 70%로 하였으며, 광원 측에서 중앙까지는 0.2cm 거리마다 구배의 변화를 주어 배치하였다.
3. 셀 패턴의 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 패턴이 있는 도광판을 완성하였다. 이때 단위셀 상에 형성된 프리즘 패턴의 배열 축과 램프 배열 축의 교차각을 5°로 하였다.
[비교예 1]
1. 플레이트 제작
PMMA를 원료로 하여 두께 3.5mm, 가로 20cm, 세로 10cm의 PMMA 플레이트를 제작하였다. PMMA 플레이트는 압출 공법을 활용하였으며, 압출기는 통상의 단일 스크루 압출기(single screw extruder)를 사용하였다. 다만, 플레이트의 상면에는 렌티큘러 패턴을 형성하지 않았다.
2. 패턴 가공용 금형 제작
실시예 1에서와 동일한 방법으로 패턴 가공용 금형을 제작하였다.
3. 단위셀의 성형 및 도광판 제작
실시예 1에서와 동일한 방법으로 단위셀의 성형 및 도광판을 제작하였다.
[비교예 2]
1. 도광판용 플레이트 제작
PMMA를 원료로 하여 두께 3.5mm, 가로 20cm, 세로 10cm의 PMMA 플레이트를 제작하였다. PMMA 플레이트는 압출 공법을 활용하였으며, 압출기는 통상의 단일 스크루 압출기(single screw extruder)를 사용하였다. 플레이트의 상면은 양각 렌티큘러 패턴을 형성하였으며, 상기 렌티큘러 패턴은 피치 200㎛, 높이 40㎛의 형상으로 제작하였다.
2. 패턴 가공용 금형 제작
실시예 1에서와 동일한 방법으로 패턴 가공용 금형을 제작하였다.
3. 단위셀의 성형 및 도광판 제작
실시예 1에서와 동일한 방법으로 단위셀의 성형 및 도광판을 제작하였다.
[비교예 3]
1. 도광판용 플레이트 제작
PMMA를 원료로 하여 두께 3.5mm, 가로 20cm, 세로 10cm의 PMMA 플레이트를 제작 하였다. PMMA 플레이트는 압출 공법을 활용하였으며, 압출기는 통상의 단일 스크루 압출기(single screw extruder)를 사용하였다. 플레이트의 상면은 음각 렌티큘러 패턴(13)이 형성되어있으며, 상기 렌티큘러 패턴(13)은 피치 200㎛, 높이 40㎛의 형상으로 제작하였다.
2. 패턴 가공용 금형 제작
실시예 1에서와 동일한 방법으로 패턴 가공용 금형을 제작하였다.
3. 단위셀의 성형 및 도광판 제작
단위셀 상의 프리즘 배열 축(5)과 램프 배열 축(4)의 교차각(7)을 0°로, 즉 프리즘 배열 축(5)과 램프 배열 축(4)을 평행하게 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단위셀의 성형 및 도광판을 제조하였다.
[비교예 4]
1. 플레이트 제작
PMMA를 원료로 하여 두께 3.5mm, 가로 20cm, 세로 10cm의 PMMA 플레이트를 제작 하였다. PMMA 플레이트는 압출 공법을 활용하였으며, 압출기는 통상의 단일 스크루 압출기(single screw extruder)를 사용하였다. 다만, 플레이트의 상면에는 렌티큘러 패턴을 형성하지 않았다.
2. 패턴 가공용 금형 제작
실시예 1에서와 동일한 방법으로 패턴 가공용 금형을 제작하였다.
3. 단위셀의 성형 및 도광판 제작
단위셀 상의 프리즘 배열 축(5)과 램프 배열 축(4)의 교차각(7)을 0°로, 즉 프리즘 배열 축(5)과 램프 배열 축(4)을 평행하게 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단위셀의 성형 및 도광판을 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 4에 따른 면광원장치용 도광판을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
[실험예]
1. 정면 휘도측정
측정 장비 : 탑콘(Topcon)사의 BM-7
측정 방법: 32INCH LED램프 장착 백라이트상에 도광판 장착하여 32인치 면적을 100 등분하여, 각각의 중심 부분의 휘도를 측정한 다음 100 포인트의 측정치를 산술평균하여 휘도를 측정하였다.
2. 균일도(Uniformity) 측정
측정 장비: 탑콘(Topcon)사의 BM-7
측정 방법 : 32INCH LED램프 장착 백라이트상에 도광판 장착하여 32인치 면적을 100 등분하여, 각각의 중심휘도를 측정하고, 측정치의 최대 휘도값과 최소치 휘도값을 확인하여, 최대치/최소치Ⅹ100으로 산출하였다.
3. 모아레 확인
백라이트 유닛에 도광판을 장착하고 램프방향과 프리즘의 골 방향이 평행한 프리즘을 백라이트에 탑재한 후 점등하여 육안으로 모아레 발생 여부를 판단하였다.
구분 교차각
(°)		 상면 렌티큘러 정면휘도
(cd/m2)		 균일도
(%)		 모아레
실시예 1 5 음각 6800 80 무
비교예 1 5 무 6700 70 무
비교예 2 5 양각 6850 75 무
비교예 3 0 음각 6830 70 유(약)
비교예 4 0 무 6750 65 유(강)
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1과 같이 프리즘 배열 축과 램프의 배열 축이 교차각을 이루고, 광 출사면에 음각의 렌티큘러 형상을 가진 도광판은, 프리즘 배열 축과 램프의 배열 축이 교차각을 이루고 광 출사면에 패턴이 없는 비교예 1에 대비 휘도 및 균일도가 향상됨을 확인할 수 있다. 이는 상면 패턴에서의 상하 출사광 확산 효과와 좌우 출사광의 집광 효과에 의한 것이다.
또한 상기 표 1의 실시예 1의 결과와 같이 광 출사면에 음각의 렌티큘러 형상을 가지는 도광판은, 광 출사면에 양각의 렌티큘러 형상을 갖는 비교예 2에 대비 미비한 휘도 저하에 비해 균일도가 대폭 향상되는 것이 확인되었다. 이는 도 5 및 도 6의 설명에서와 같이 출사광의 확산 효과가 음각 렌티큘러 패턴에서 우수한 원리와 같다.
또한 상기 표 1의 실시예 1의 결과와 같이 프리즘 배열 축과 램프의 배열 축이 교차각을 이루는 도광판은, 프리즘 배열 축과 램프의 배열 축이 교차각을 이루지 않고 있는 비교예 3에 대비 유사한 휘도 수준에서 균일도가 대폭 향상됨이 확인할 수 있다. 이는 교차각 형성에 의한 광의 확산 기능 향상에 의한 결과이다. 또한 실시예 1은 비교예 3에 대비 모아레 현상이 발생하지 않는데, 이는 교차각에 의한 상위 프리즘 시트와의 불규칙성이 형성된 결과이다.
또한 상기 표 1의 실시예 1의 결과와 같이 프리즘 배열 축과 램프의 배열 축이 교차각을 이루고 광 출사면에 음각의 렌티큘러 형상을 가진 도광판은, 프리즘 배열 축과 램프의 배열 축이 교차각을 이루지 않고, 광 출사면에 패턴 형상을 가지지 않는 도광판의 비교예 4에 대비 휘도 및 균일도가 대폭 향상됨을 확인할 수 있다. 이는 교차각 형성에 의한 광의 확산 기능 및 상면 음각 렌티큘러 패턴의 상하 출사광의 확산 효과, 그리고 좌우 축사광의 집광 효과에 의한 것이이다. 더불어 실시예 1은 비교예 4에 대비 모아레 현상이 발생하지 않는데 이는 교차각에 의한 상위 프리즘 시트와의 불규칙성이 형성된 결과이다.
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 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 LCD, 조명용 장치 등 LED램프를 사용하는 장치에서 광 출사 제어를 목적으로 다양하게 사용될 수 있다.
1 : 도광판 2 : 단위셀
3 : 램프 4 : 램프 배열 축
5 : 마이크로 프리즘 배열 축 6 : 렌티큘라 배열 축
7, 8 : 램프 배열 축과 마이크로 프리즘 배열 축의 교차각
9 : 배면 10 : 출사면
11 : 입사면 12 : 마이크로 프리즘 패턴
13 : 출사면 패턴

Claims (6)

  1. 면광원장치용 도광판에 있어서,
    일정 축을 따라 배치된 램프로부터 광이 입사되는 입사면, 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면과 마주보는 배면을 포함하는 도광판으로서,
    상기 출사면에는 음각의 렌티큘라 패턴이 형성되어 있고,
    상기 배면에는 마이크로 프리즘 패턴이 새겨진 복수의 단위셀이 분산 배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 능선방향이 이루는 마이크로 프리즘 배열축과 상기 램프의 배열방향을 이루는 램프 배열축의 교차각이 엇각으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 면광원장치용 도광판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 프리즘 배열축과 상기 램프의 배열축이 이루는 교차각은 0.1° ~ 10°인 것을 특징으로 하는, 면광원장치용 도광판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘 각은 40° ~ 120°이고, 단위 프리즘 피치는 1㎛ ~ 100㎛인 것을 특징으로 하는, 면광원장치용 도광판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위셀의 최장측은 1㎛ ~ 2000㎛인 것을 특징으로 하는, 면광원장치용 도광판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 렌티큘러 패턴의 피치는 10㎛ ~ 300㎛인 것을 특징으로 하는, 면광원장치용 도광판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 면광원장치용 도광판과,
    상기 도광판의 입사면 일측에 구비된 램프 및
    상기 도광판의 출사면 상부에 적층되는 확산기능을 갖는 보호필름을 포함하는 것을 특징으로 하는, 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛.
KR1020120046573A 2012-05-02 2012-05-02 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛 KR20130123260A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120046573A KR20130123260A (ko) 2012-05-02 2012-05-02 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120046573A KR20130123260A (ko) 2012-05-02 2012-05-02 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130123260A true KR20130123260A (ko) 2013-11-12

Family

ID=49852633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120046573A KR20130123260A (ko) 2012-05-02 2012-05-02 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130123260A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9870740B2 (en) 2014-09-16 2018-01-16 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display device and driving method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9870740B2 (en) 2014-09-16 2018-01-16 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display device and driving method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101034312B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
KR100963358B1 (ko) 면광원 장치용 도광체 및 면광원 장치
JP5397572B1 (ja) 照明装置および表示装置
KR20090075666A (ko) 광 확산 시트 및 백라이트 유닛
TWI460480B (zh) 用於平面光源之導光板及其製造方法、與使用其之平面光源
JP5446196B2 (ja) 光学部品、バックライトユニット及び表示装置
JP2014186913A (ja) 照明ユニット及び表示装置
KR102235161B1 (ko) 돌출부들을 갖는 광학 플레이트, 광학 구조, 백라이트 모듈 및 디스플레이 장치
KR20130119779A (ko) 면광원장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛
JP2013051135A (ja) 導光板及びこれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置
JP2014175057A (ja) 導光板及びこれを用いたバックライトユニット並びに表示装置
KR101385482B1 (ko) 도광판의 제조 방법 및 그 도광판을 가지는 백라이트 유닛
JP5741121B2 (ja) 照明光路制御用光学レンズシートの製造用金型及び前記金型を用いて製造する前記シートおよび前記金型を用いて前記シートを製造する方法並びに液晶表示装置並びにディスプレイ
KR20130123260A (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛
KR101171828B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
JP2014093193A (ja) 導光板、導光板を備えたバックライトユニットおよびディスプレイ装置
KR101205928B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
US10941919B1 (en) Light bar structure
KR101209551B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
KR20130118160A (ko) 액정표시장치용 세레이션 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
KR101034313B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
KR101253987B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
JP2013191510A (ja) 導光板、バックライトユニットおよびディスプレイ装置
KR20100091613A (ko) 램프 은폐성이 개선된 광학 시트 및 그를 포함한 액정표시장치
JP2014229576A (ja) 導光板、導光板を備えたバックライトユニットおよび表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination