KR20160133090A - 광산란층을 가지는 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광원, 확산시트 및 집광시트를 포함하는 백라이트 유닛에서 상기 광원에서 발생된 빛을 상기 확산시트로 전달하는 도광판으로, 필름형태로 형성되어 상기 확산시트의 하부에 배치되며, 일측에 구비된 상기 광원으로부터 발생되는 빛을 전달받아 상기 확산시트로 전달하는 도광판본체 및 상기 도광판본체의 일측에서 상기 광원과의 사이에 배치되며, 내부에 굴절률이 다른 복수 개의 산란체가 구비되어 상기 광원으로부터 발생된 빛을 산란시켜 상기 도광판본체로 전달하는 광산란층을 포함하며, 상기 광원은 복수 개가 이격되어 상기 광산란층과 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 광산란층을 가지는 도광판이 개시된다.

Description

광산란층을 가지는 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유닛{Light Guiding Plate including Scattering Layer and Back Light Unit Having the Same}

본 발명은 광원에서 발생된 빛을 상부로 전달하는 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 관한 것으로, 광원과 인접하게 배치되어 발생된 빛을 확산시킨 상태로 도광판본체에 전달하는 광산란층을 가지는 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 관한 것이다.

근래에 들어 평판 디스플레이 패널의 사용이 확대되고 있으며, 그 중 대표적으로 액정표시장치가 있다.

일반적으로, 상기 액정표시장치(LCD)는 종래의 브라운관 방식(CRT)와는 달리 화면 전체에 균일한 빛을 제공하는 백라이트 유닛이 필요하다.

구체적으로 백라이트 유닛은, 액정표시장치의 후면에서 균일한 빛을 제공하는 구성으로써, 광원인 LED가 도광판의 한 측면에 배치되어 있고, 도광판의 하부에는 도광판에서 누출된 빛을 다시 상부로 반사시키는 반사시트가 배치되어 있다.

그리고 이와 같이 구성된 상태에서 광원에 의해 발생된 빛은 도광판과 반사시트에 의해 상부로 반사되고, 반사된 빛은 다시 집광시트를 거치며 균일하게 상부로 전달된다.

즉, 백라이트 유닛은 측면에 구비된 광원에서 발생된 빛은 도광판 및 반사시트에 의해 상부로 반사되고, 반사된 빛은 다시 집광시트를 거치며 균일하게 집광되도록 구성된다.

이때 상기 도광판으로 빛을 전달하는 광원이 복수 개의 LED로 구성되며, 에너지 효율 및 박형의 두께를 고려하여 LED개수를 줄이기 위해 이격되어 배치된다.

하지만 이와 같이 복수 개의 LED가 이격되어 구성된 광원으로부터 빛을 전달받는 경우 도광판에서 광원과 인접한 일측에는 고르게 빛이 전달되지 못하기 때문에 밝은 영역과 어두운 영역이 발생하는 문제점이 있다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 도광판(10)에서는 복수 개의 LED가 이격되어 배치된 상태에서 도광판이 직접 일측에 접촉하여 배치되는 경우 LED의 이격간격에 의해서 LED와 인접한 도광판의 일측에는 어두운 부분(A)과 밝은 부분(B)이 발생하게 된다.

이와 같은 경우 도광판에서 확산시트로 전달되는 빛의 휘도가 고르지 못하게 되며, 이에 따라 액정표시장치에서 밝기가 고르지 못하는 문제점이 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 배경기술에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 백라이트 유닛에 구비되는 도광판에 별도의 광산란층을 구비하여 복수 개가 이격되어 배치된 광원에 의해 빛이 고르지 않게 도광판본체로 전달되는 것을 방지하고, 이에 따라 도광판 내에 빛의 균일한 정도를 고르게 할 수 있는 광산란층을 가지는 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유닛을 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면 광원, 확산시트 및 집광시트를 포함하는 백라이트 유닛에서 상기 광원에서 발생된 빛을 상기 확산시트로 전달하는 도광판으로, 필름형태로 형성되어 상기 확산시트의 하부에 배치되며, 일측에 구비된 상기 광원으로부터 발생되는 빛을 전달받아 상기 확산시트로 전달하는 도광판본체 및 바인더 및 상기 바인더와 다른 굴절률을 가지며 상기 바인더 내부에 구비된 복수의 산란체를 포함하며, 상기 도광판본체의 일측과 상기 광원 사이에 배치되어 상기 광원으로부터 발생된 빛을 산란시켜 상기 도광판본체로 전달하는 광산란층을 포함하며, 상기 광원은 상기 광산란층과 인접하게 배치된다.

또한, 상기 산란체는 상기 광원에서 발생되는 빛의 파장에 대응하여 미 산란(Mie-Scattering)이 일어나는 크기를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 산란체는 상기 광원에서 발생되는 빛이 가시광 영역의 파장을 가지는 경우 0.1 ~ 2 ㎛의 크기를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 도광판본체는, 상기 광원의 크기보다 상대적으로 더 큰 두께를 가지며 상기 광산란층과 접하는 광도입부 및 상기 광도입부보다 상대적으로 작은 두께를 가지며 상기 광도입부와 연속적으로 형성되는 광전달부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 광산란층은 상기 광도입부와 일체로 구성되며, 상기 광도입부에 상기 산란체가 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 산란체는 구 형상을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 도광판본체는 균일한 두께를 가지며, 횡 방향을 따라 길게 형성되고, 상기 광산란층은 상기 도광판본체와 동일한 두께를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 광산란층은 상기 도광판 본체와 동일한 두께를 가지며, 상하방향 또는 상하방향과 수직한 방향을 따라 상기 광원 방향의 일측이 톱니형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수 개의 LED가 이격되어 빛을 발생시키는 광원, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 도광판, 상기 도광판의 상부에 적층되어 하부로부터 전달되는 빛을 고르게 확산시키는 확산시트 및 상기 확산시트에 의해 확산된 빛을 상부방향으로 균일하게 집광하여 전달하는 집광시트부를 포함한다.

또한, 상기 집광시트부는 상부로 갈수록 횡단면적이 감소하는 제1단위집광체가 연속적으로 반복되는 제1구조화패턴을 가지는 상부광학시트 및 상부로 갈수록 횡단면적이 감소하며 상기 상부광학시트와 접합되는 제2단위집광체가 연속적으로 반복되는 제2구조화패턴을 가지는 하부광학시트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 하부광학시트 및 상기 상부광학시트와 적층형태로 배치되어 하부로부터 전달되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 투과시키는 반사편광필름을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 복수 개의 LED가 이격되어 배치된 광원을 사용하더라도 도광판본체 내에서 균일하게 빛이 확산됨으로써, 전체적인 LED의 개수를 줄여 광 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 백라이트 유닛에 구비되는 도광판에 의해 빛이 전달되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도광판이 구비된 백라이트 유닛의 구성을 나타낸 분해사시도;
도 3은 도 2의 도광판의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도;
도 4는 도 2의 도광판의 내부 구성을 나타낸 측면도;
도 5는 도 2의 도광판에 구비된 광산란층에 의해 빛이 산란되는 상태를 나타낸 도면;
도 6은 도 2의 광산란층에 구비된 산란체의 크기에 따라 빛이 산란되는 상태를 나타낸 도면;
도 7은 도 2의 도광판에서 도광판 본체가 균일한 두께를 가지도록 형성된 형태를 나타낸 도면;
도 8은 도 2의 도광판의 변형된 형태를 나타낸 도면;
도 9은 도 2의 백라이트 유닛에서 별도의 반사편광필름이 더 포함된 상태를 나타낸 도면; 및
도 10는 도 9의 반사편광필름에 의해서 빛이 투과 또는 반사되는 상태를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

이하의 설명에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판을 포함하는 백라이트 유닛은, LCD나 LED 패널 등의 평판 액정표시장치에 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 허나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 광학시트 단독으로 사용될 수도 있으며, 또는, 액정표시장치에 적용되는 것이 아닌 다른 기구에 적용되는 백라이트 유닛일 수도 있으며, 또는 조명기구 등 빛의 특성 및 경로를 변화시키는 장치라면 어느 것에도 적용될 수도 있다.

<구성>

먼저, 도 2 내지 도 6를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 도광판이 적용된 백라이트 유닛의 개략적인 구성에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도광판이 구비된 백라이트 유닛의 구성을 나타낸 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 도광판의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 2의 도광판의 내부 구성을 나타낸 측면도이다.

그리고 도 5는 도 2의 도광판에 구비된 광산란층에 의해 빛이 산란되는 상태를 나타낸 도면이며, 도 6은 도 2의 광산란층에 구비된 산란체의 크기에 따라 빛이 산란되는 상태를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 액정표시장치를 구성함에 있어서, 액정패널에 빛을 제공하는 백라이트 유닛(BLU: Back Light Unit)이 필수적으로 구비되어야 한다. 이와 같은 백라이트 유닛은 크게 광원(100), 도광판(200), 확산시트(300) 및 집광시트부(400)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(100)은 일반적으로 빛을 발광하는 발광체로 구성되며 상기 도광판(200)의 측부에서 빛을 발광하여 상기 도광판(200) 방향으로 빛을 전달한다.

본 실시예에서 상기 광원(100)은 복수 개의 LED라이트로 구성되며 복수 개가 이격되어 배치된다.

그리고 본 실시예에서 도시된 바와 같이 상기 광원(100)은 별도의 반사판(110)과 일체로 구성되며 상기 반사판(110)의 상면에 후술하는 상기 도광판(200)이 배치된다.

또한, 상기 광원(100)은 복수 개의 LED가 발생시키는 빛이 상기 반사판(110)의 횡 방향을 따라 이동하도록 일측에 구비된다.

여기서, 횡 방향이란, 도면에 도시된 바와 같이 상기 반사판(110)의 표면을 따라 이동하는 방향이고, 상하방향이란 상기 반사판(110)의 상면 또는 하면을 기준으로 후술하는 도광판(200)이 적층되는 방향을 의미한다.

한편, 상기 도광판(200)은 상기 반사판(110)의 상면에 적층되며 상기 광원(100)으로부터 전달된 빛을 상부로 전달하는 구성으로써 필름이나 플레이트 또는 시트형태로 형성되어 상기 광원(100)의 일측에 위치한다.

본 실시예에서 상기 도광판(200)의 일측에 상기 광원(100)이 위치하며, 상기 광원(100)은 상기 도광판(200)을 향해서 빛을 발생시킨다. 그리고 상기 도광판(200)은 상기 광원(100)으로부터 전달된 빛을 상기 집광시트부(400)방향으로 전달한다.

상기 도광판(200)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.

상기 확산시트(300)는, 상기 도광판(200)의 상부에 배치되어 상기 도광판(200)에서 전달되는 빛을 확산시키고, 확산된 빛이 상술한 상기 집광시트부(400)로 고르게 전달되도록 한다.

상기 집광시트부(400)는 상기 도광판(200)의 상부에 배치되어 전달되는 빛을 집광하여 상부로 이동시킨다. 여기서 상기 집광시트부(400)는 한 쌍의 상부광학시트(410) 및 하부광학시트(420)가 적층된 형태로 형성되어 상기 도광판(200)으로부터 전달되는 빛을 전반사시켜 상부로 전달한다.

일반적으로 상기 집광시트부(400)는 한 쌍으로 구성된 프리즘시트 형태로 형성되며, 빛을 집광하도록 구성되어 있지만, 이와 달리 하나로 구성되거나, 역프리즘 형태로 형성될 수도 있다.

구체적으로 본 실시예에 따른 상기 집광시트부(400)를 살펴보면 상기 상부광학시트(410)와 상기 하부광학시트(420)를 포함하며 서로 적층되어 배치된 상태로 상기 확산시트(300)의 상부에 배치된다.

상기 상부광학시트(410)는 상부로 갈수록 횡단면적이 감소하는 제1단위집광체가 연속적으로 반복되는 제1구조화패턴(412)을 가지도록 구성되고, 상기 하부광학시트(420)는 상부로 갈수록 횡단면적이 감소하며 상부가 상기 상부광학시트(410)의 하면에 접합되는 제2단위집광체가 연속적으로 반복되는 제2구조화패턴(422)을 가지도록 구성된다.

여기서, 상술한 횡단면적은 상기 제1구조화패턴(412) 또는 상기 제2구조화패턴(422)의 횡 방향에 따른 단면을 의미한다.

구체적으로 상기 상부광학시트(410)는 크게 제1베이스필름(414) 및 상기 제1구조화패턴(412)으로 구성된다.

상기 제1베이스필름(414)으로는 하부로부터 입사되는 빛이 용이하게 투과할 수 있도록 광투과성 필름이 사용되는 것이 일반적이다. 상기 제1베이스필름(414)의 상면에는 입사된 빛을 굴절 및 집광시키는 상기 제1구조화패턴(412)이 상기 제1베이스필름(414)과 일체화 되도록 형성된다.

상기 제1구조화패턴(412)은 상기 제1베이스필름(414)의 상면에서 연속적으로 반복되며 상부방향으로 돌출되어 상부로 갈수록 횡단면적이 작아지는 경사면이 형성된 복수 개의 상기 제1단위집광체로 구성된다.

상기 제1단위집광체는 상기 제1베이스필름(414)을 투과한 빛을 굴절 및 집광시켜 상부로 전달한다.

일반적으로, 상기 제1구조화패턴(412)은 삼각형상의 상하단면이 일 방향을 따라 연장되도록 형성된 복수개의 프리즘 형상을 포함한다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 상기 하부광학시트(420)는 상술한 상기 상부광학시트(410)와 유사하게 제2베이스필름(424) 및 상기 제2구조화패턴(422)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제2구조화패턴(422)은, 상기 상부광학시트(410)의 하부에 배치되며 상기 제2베이스필름(424)의 상면에 형성되어 있다.

이와 함께, 상기 제1베이스필름(414) 및 상기 제2베이스필름(424)은 아크릴이나 우레탄 등으로 구성될 수 있으며, 상기 확산시트(300)로부터 전달된 빛을 투과시킬 수 있도록 광 투과도가 높은 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 각각의 상기 제1구조화패턴(412) 및 상기 제2구조화패턴(422)은 횡 방향을 따라 길게 연장되어 형성되며, 상기 제1구조화패턴(412)의 연장방향은 상기 제2구조화패턴(422)의 연장방향과 교차되는 방향으로 배치되도록 상기 상부광학시트(410)와 상기 하부광학시트(420)가 적층된다.

본 실시예에서 상기 상부광학시트(410)와 상기 하부광학시트(420)는 상기 제1구조화패턴(412)과 상기 제2구조화패턴(422)의 연장방향이 수직으로 교차되도록 배치되며, 이와 달리 수직이 아니라 단순히 교차되는 방향으로도 상기 상부광학시트(410)와 상기 하부광학시트(420)가 배치될 수도 있다.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 제1구조화패턴(412) 또는 상기 제2구조화패턴(422)은 연장방향을 따라 높이가 균일하지 않고 변화하도록 형성될 수도 있다.

이에 따라 상기 확산시트(300)에 의해 확산되어 전달되는 빛을 보다 효과적으로 집광하여 상부방향으로 전달할 수 있다.

이와 같이 구성된 상기 집광시트부(400)는 상기 상부광학시트(410) 및 상기 하부광학시트(420)에 형성된 구조화패턴에 의해서 집광시트부(400)의 면에 대해 직교하는 방향으로 빛이 집광된다.

하지만, 도시된 상기 상부광학시트(410)와 상기 하부광학시트(420)에 형성된 상기 제1구조화패턴(412) 및 상기 제2구조화패턴(422)의 형상은 특정형태로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 실시예에 따른 구성을 이해하기 쉽도록 선택한 것이다.

이와 같이 본 발명에 따른 도광판(200)을 포함하는 백라이트 유닛이 구성되며, 상기 광원(100)으로부터 발생된 빛을 굴절, 확산 및 집광시켜 상부로 전달한다.

이에서 본 발명에 따른 도광판(200)의 구성에 대해서 보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명에 따른 상기 도광판(200)은 크게 광원(100)으로부터 발생되는 빛을 상부로 전달하는 도광판본체(210) 및 상기 광원(100)과 상기 도광판본체(210) 사이에서 빛을 확산시키는 광산란층(220)을 포함한다.

상기 도광판본체(210)는 필름 형태를 가지며 일측에 구비된 광원(100)으로부터 빛을 전달받아 상부로 전달한다.

구체적으로 상기 도광판본체(210)는 빛을 투과시킬 수 있는 투과성재료중의 하나인 아크릴계 수지가 사용될 수 있으며, 상기 광원(100)으로부터 전달되는 빛을 균일하게 공급하기 위해 하부면에 다양한 형태의 패턴을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 도광판본체(210)는 백라이트유닛의 두께에 가장 큰 영향을 미치기 때문에 두께를 줄여 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현하고자 광도입부(214) 및 광전달부(212)를 포함하여 구성된다.

광도입부(214)는 상기 광원(100)의 크기보다 상대적으로 더 큰 두께를 가지며 후술하는 광산란층(220)과 인접하게 배치된다. 이때, 상기 광도입부(214)는 도시된 바와 같이 상기 광원(100)의 두께보다 더 크게 형성되어 상기 광원(100)에서 발생되는 빛을 안정적으로 받아들일 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 광전달부(212)는 광도입부(214)에서 연장되어 필름 형태로 균일한 두께를 가지도록 형성되며, 상기 광도입부(214)의 두께인 D1보다 상대적으로 작은 두께인 D2를 가지도록 구성된다.

구체적으로, 상기 광전달부(212)는 상기 광도입부(214)보다 상대적으로 작은 두께를 가지며, 횡 방향을 따라 연속적으로 형성된다.

이때, 상기 광전달부(212)는 상기 광도입부(214)에서 횡 방향을 따라 필름형태로 상기 광원(100)에서 출사되는 빛의 진행방향을 따라 형성된다.

여기서, 상기 광전달부(212)는 상기 광도입부(214)와 별도로 각각 형성될 수도 있으며, 이와 달리 상기 광도입부(214)에서부터 상기 광원(100)에 대향하는 방향으로 연장되어 일체로 형성될 수도 있다.

이에 따라 상기 광도입부(214)는 두께가 D1에서 D2로 급격히 줄어드는 경사면이 형성되어 상기 광전달부(212)와 일체로 구성된다.

그리고 상기 광전달부(212)는 상술한 바와 같이 하면에 패턴이 형성되어 상기 광원(100)으로부터 전달되는 빛을 안정적으로 상부로 반사하여 전달할 수 있도록 균일한 두께를 가지며 상기 반사판(110)의 상부에 적층형태로 배치된다.

이와 같이 상기 도광판본체(200)가 상기 광도입부(214)와 상기 광도입부(214)보다 상대적으로 작은 두께를 가지는 광전달부(212)를 가지도록 구성됨으로써 도광판(200)의 전체적인 두께를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 광산란층(220)은, 상기 도광판본체(210)의 일측과 상기 광원(100) 사이에 배치되며, 내부에 굴절률이 다른 복수 개의 산란체(222)가 구비되어 상기 광원(100)으로부터 발생된 빛을 산란시킨다.

구체적으로 상기 광산란층(220)은 상기 도광판본체(210)의 일측에 접합되며 상기 도광판본체(210)와 함께 시트 형태를 이루며 상기 확산시트(300)의 하부에 배치된다.

그리고 상기 광원(100)은 상기 광산란층(220)과 접하며 복수 개의 LED에서 발생된 빛을 전달받아 확산시킨다.

여기서, 상기 광산란층(220)은 상술한 상기 산란체(222)가 내장되며, 복수 개의 상기 산란체(222)에 의해 상기 광원(100)으로부터 전달된 빛의 산란이 발생된다.

이와 같이 상기 산란체(222)에 의해 확산된 빛은 상기 도광판본체(210)로 전달되어 상기 도광판본체(210)에 의해 상부로 전달된다.

보다 상세하게 상기 광산란층(220)을 살펴보면, 상기 광산란층(220)층 바인더 및 상기 바인더와 다른 굴절률을 가지며 복수 개로 구성된 산란체(222)를 포함한다.

상기 바인더는 일반적인 투명 수지로 구성되며 상기 복수 개의 산란체(222)가 이격되어 배치될 수 있도록 형태를 유지시키는 구성으로써 상기 광원(100)에서 출사되는 빛의 휘도 감소를 최소화 시킬 수 있는 재질로 구성된다.

그리고 상기 바인더는 상기 산란체(222)와 서로 다른 굴절률을 가지도록 구성되어 상기 광원(100)에서 출사된 빛이 상기 산란체(222)에 의해 확산이 일어나도록 한다.

이에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 상기 광산란층(220)에 의해 상기 광원(100)에서 발생된 빛은 산란되어 상기 도광판본체(210)로 전달된다.

여기서 상기 광산란층(220)은 상기 도광판본체(210)의 두께보다 크거나 같은 크기를 가지도록 구성되어 상기 광원(100)에서 발생되는 빛을 최대한 받아들여 상기 도광판본체(210)로 전달할 수 있도록 구성된다.

본 실시예에서 상기 광산란층(220)은 도시된 바와 같이 상기 광도입부(214)의 두께와 동일한 두께를 가지며, 상기 광전달부(212)보다 더 큰 두께를 가지도록 구성된다.

본 발명에 따른 상기 산란체(222)의 크기는 수백 나노에서 수 마이크로 단위의 미세한 크기를 가지며 상기 광원(100)에서 발생되는 빛의 파장에 대응하여 미 산란(Mie-Scattering)이 일어나는 크기를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

구체적으로 산란이란 빛이 특정 입자에 충돌하여 여러 방향으로 흩어지는 현상이며, 파동이나 빠른 속도의 입자선이 많은 분자, 원자, 미립자 등에 충돌하여 운동방향을 바꾸고 흩어지는 일을 가리킨다. 기체, 액체, 고체 내부에서 모두 일어나지만, 고체나 액체에서는 산광이 합성되어 굴절광이나 반사광으로 보이는 경우가 더 많다.

대표적인 산란으로는 크게 레일리 산란(Rayleigh Scattering)과 미 산란(Mie-Scattering)이 있다.

먼저, 레일리 산란은, 산란을 유발하는 입자의 크기가 매우 작아 빛의 파장보다도 작을 때 일어나는 산란을 말하는 것으로, 빛의 파장의 4제곱에 반비례하는데, 즉 파장이 길어질수록 산란되는 빛의 양이 급격히 줄어든다.

이와 같은 레일리 산란은 도 6의(a)와 같이 빛이 특정 입자에 충돌 시 전방과 후방 양쪽으로 빛을 산란시킨다.

이에 반하여 미 산란은 빛과 충돌하는 특정 입자의 크기가 빛의 파장과 비슷한 경우에 발생하며, 도 6의 (b)와 같이 전방산란이 현저하고 상대적으로 작은 에너지가 후방으로 산란한다.

이와 같은 미 산란은 입자의 밀도, 크기 및 모양에도 영향을 받으며, 특히 구 형상의 입자에서 산란이 잘 일어난다.

이에 따라 본 발명에 따른 상기 산란체(222)는 상기 광원(100)으로부터 전달되는 빛을 전방인 상기 도광판본체(210)로 확산시켜 전달하기 위해 전방산란이 발생하는 미 산란이 일어나도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 상기 산란체(222)는 구 형상을 가지며, 가시광영역대의 파장에 대응하는 크기를 가지도록 구성되어 상기 광원(100)으로부터 발생된 빛이 전방으로 산란될 수 있도록 한다.

구체적으로 상기 산란체(222)는 PDMS, ZrO2, TiO2, Al2O3, MgO 및 SiO2 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있으며, 구형으로 형성되는 것이 바람직하다. 그 중에서 PDMS입자의 경우 광흡수율(@550nm)이 0.023% 이하로 SiO2(0.045%), Al2O3(0.1%) 입자보다 산란이 발생하기에 더욱 유리하다.

그리고 상기 산란체(222)의 굴절률은 1.5 ~ 2.7가 바람직하며, 상기 바인더와의 굴절률 차이는 0.01 ~ 0.7이 바람직하다.

여기서, 상기 산란체(222)의 크기는 0.1 ~ 2 ㎛ 가시광 영역대와 비슷한 크기의 산란 입자를 사용하며, 상기 광원(100)에서 출사되는 빛이 가시광 영역의 빛인 경우 미 산란(Mie Scattering)의 효과를 극대화 함으로써, 상기 광원(100)에서 상기 산란체(222)를 향해 출사되는 빛을 전방 산란시킬 수 있다.

이에 따라 상기 광원(100)에서 출사되는 빛의 광 직진성을 감소시킴과 동시에 산란이 발생하여 상기 도광판의 광 균일도가 향상될 수 있다.

또한, 상기 바인더 내에서 상기 산란체(222)의 충진률은 상기 산란체(222)의 종류에 따라 상이할 수 있으며 그 범위는 10wt% ~ 90wt%가 바람직 하다.

이때 상기 산란체(222)의 충진율로 Haze(탁도)를 조정할 수 있으며 이는 광 산란 정도를 조절할 수 있다. 또한 상기 산란체(222)의 종류에 따라 함량이 달라질 수 있으며 PDMS입자의 경우 15wt%가 적당하다.

이와 같이 본 발명에 따른 상기 광산란층(220)은 상기 도광판본체(210)와 상기 광원(100) 사이에 구비되어 상기 광원(100)에서 발생된 빛을 전방으로 산란시켜 확산된 빛을 상기 도광판본체(210)로 전달함으로써 도광판본체(210)상에서 어두운 부분이 발생하는 것을 최소화시킬 수 있다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 도광판(200)에서는 복수 개의 LED가 이격되어 배치된 상태에서 도광판(200)이 직접 일측에 접촉하여 배치되는 경우 LED의 이격간격에 의해서 LED와 인접한 도광판(200)의 일측에는 어두운 부분(A)과 밝은 부분(B)이 발생하게 된다.

이와 같은 경우 도광판(200)에서 확산시트(300)로 전달되는 빛의 휘도가 고르지 못하게 되며, 이에 따라 액정표시장치에서 밝기가 고르지 못하게 된다.

하지만, 본 발명과 같이 상기 광산란층(220)이 더 구비됨으로써, 상기 광원(100)이 복수 개의 LED를 가지며 이격되어 배치되더라도, 상기 광원(100)에서 발생된 빛이 상기 도광판본체(210)로 전달되기 이전에 상기 산란체(222)에 의해 확산되어 상기 도광판본체(210)에서 어두운 부분이 발생하는 것을 최소화 시킬 수 있다.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 광산란층(220)은 상기 도광판본체(210)와 동일한 두께를 가지며, 상하방향 또는 상하방향과 수직한 방향을 따라 상기 광원(100) 방향의 일측이 톱니형상을 가지도록 형성될 수도 있다.

얘를 들어 상기 광산란층(220)은 상기 광원(100) 방향으로 돌출 되도록 피라미드, 프리즘, 원통형 등으로 형성될 수 있다.

이와 같이 상기 광산란층(220)은 도시된 바와 달리 상기 광원과 인접하는 부분이 사각 형태의 면이 아니라 다양한 형태로 형성될 수도 있으며, 상기 광원(100)으로부터 출사되는 빛을 고르게 확산시켜 상기 도광판본체(210)로 전달할 수 있다면 어떠한 형태로든 적용이 가능하다.

<변형예>

이어서, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 상기 도광판(200)에서 상기 광산란층(220)의 변형된 형태에 대해서 살펴보면 다음과 같디.

먼저, 도 7은 도 2의 도광판에서 도광판본체가 균일한 두께를 가지도록 형성된 형태를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하여 본 발명에 따른 도광판본체(210)의 구성에 대해서 살펴보면 별도의 광도입부(214)가 구비되지 않고 균일한 두께를 가지도록 형성된다.

구체적으로 상기 도광판본체(210)는 상술한 바와 달리 상술한 광도입부(214)를 구비하지 않고 하나의 필름 형상으로 균일한 두께를 가지는 광전달부(212)로만 구성된다.

그리고 상기 광산란층(220)은 상기 광전달부(212) 일측과 상기 광원(100) 사이에 구비된다.

이에 따라 상기 광원(100)으로부터 출사된 빛이 상기 광산란층(220) 내부에 구비된 상기 산란체(222)에 의해 확산되며 상기 광전달부(212)로 고르게 확산되어 전달된다.

이와 같이 상기 광산란층(220)을 거치며 빛이 확산되어 상기 도광판본체(210)로 전달됨으로써, 복수 개의 LED가 이격된 형태의 상기 광원(100)에서 빛이 출사되더라도, 상기 도광판본체(210)에 고르게 빛이 확산되어 전달될 수 있다.

이어서, 도 8을 살펴보면, 도 8은 도 2의 도광판(200)의 변형된 형태를 나타낸 도면이다.

도시된 도면을 살펴보면, 기본적인 구성은 상술한 도광판(200)과 유사하지만, 상기 광산란층(220)이 상기 광도입부(214)와 일체로 구성되어 상기 광도입부(214)에 상기 산란체(222)가 구비될 수 있다.

구체적으로 상기 광산란층(220)은 상기 광도입부(214)와 일체로 구성되어 상기 광전달부(212)보다 상대적으로 큰 두께를 가지도록 구성되며, 상기 광전달부(212)와 상기 광원(100) 사이에 배치된다.

이때, 도시된 바와 같이 상기 광산란층(220)은 상술한 상기 광도입부(214)와 동일한 형상을 가지며 상기 광전달부(212) 및 상기 광원(100)보다 상대적으로 큰 두께를 가지도록 형성된다.

그리고 상기 광산란층(220)은 횡 방향을 따라 두께가 급격히 감소하여 상기 광전달부(212)와 일체로 연결되도록 구성된다.

이에 따라 상기 광산란층(220)은 상기 광도입부(214)와 일체로 구성되고, 내부에 복수 개의 상기 산란체(222)가 구비된다.

<반사편광필름추가>

다음으로, 도 9 및 도 10를 참조하여 본 발명에 따른 상기 도광판(200)이 구비된 백라이트 유닛에서 별도의 반사편광필름(500)이 더 포함된 상태에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

도 9은 도 2의 백라이트 유닛에서 별도의 반사편광필름이 더 포함된 상태를 나타낸 도면이고, 도 10는 도 9의 반사편광필름에 의해서 빛이 투과 또는 반사되는 상태를 나타낸 도면이다.

도시된 도면을 살펴보면, 상기 상부광학시트(410)의 상부에 별도의 반사편광필름(500)이 더 포함되어 적층형태로 구비된 구성으로써, 상기 상부광학시트(410) 및 상기 하부광학시트(420)에 의해서 집광된 빛을 선택적으로 투과시킨다.

상기 반사편광필름(Reflective Polarizer: 500)이란 빛의 편광 상태에 따라 일 편광 상태의 빛을 선택적으로 투과시키고 편광 상태가 다른 빛은 상기 도광판(200)으로 되돌리는 역할을 한다. 이와 같은 필름의 일 예로 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film: 이중 휘도 향상 필름)가 있다.

DBEF를 통과하지 못하고 반사된 빛은 BLU 하단의 상기 도광판(200)을 통해 재반사 되어 다시 상부로 향한다. DBEF는 이 가운데 편광이 맞는 빛만을 통과시킨 후 나머지 빛을 반사시키는 역할을 계속하여 반복한다.

이와 같은 과정의 반복을 통해서 원하는 편광의 빛만을 상부로 방출하기 때문에 방출되는 빛의 소실의 줄이고 디스플레이모듈의 휘도가 상승한다.

보다 구체적으로 살펴보면, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 반사편광필름(500)은 상기 상부광학시트(410)의 상부에 적층되어 배치되며 상기 하부광학시트(420) 및 상기 상부광학시트(410)를 통과하면서 집광된 빛이 상기 반사편광필름(500)으로 향하게 된다. 여기서, 상기 반사편광필름(500)으로 향하는 빛은 서로 다른 편광의 빛이 혼합된 상태로써 상기 반사편광필름(500)이 투과시키는 영역의 편광을 가진 P1의 빛과 상기 반사편광필름(500)이 투과시키지 않는 영역의 편광을 가진 P2의 빛으로 구성된다.

도시된 바와 같이, 상기 상부광학시트(410) 및 상기 하부광학시트(420)를 통과한 빛은 P1 및 P2의 혼합상태이지만 상기 반사편광필름(500)은 P1 빛만 투과시키고 P2의 빛은 다시 하부방향으로 반사를 시킨다.

그래서 P1의 빛은 외부로 방출되지만 P2의 빛은 반사되어 하부로 되돌아가고 상기 상부광학시트(410), 상기 하부광학시트(420) 및 상기 도광판(200) 등에 의해 반사되어 다시 상부로 이동한다. 이 과정을 통해서 P2의 빛은 편광 상태가 변하게 되고 이와 같은 반복을 통해 상기 반사편광필름(500)이 투과시키기에 알맞은 상태로 변환된다.

이와 같이 상기 반사편광필름(500)을 구비함으로써 빛의 소실을 줄임과 동시에 원하는 굴절각도 및 파장을 가지는 빛을 상부로 방출하여 액정표시장치의 휘도를 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 반사편광필름(500)은 상기 상부광학시트(410)의 상부에 적층되어 배치될 수 있을 뿐만 아니라 상기 상부광학시트(410)와 상기 하부광학시트(420)의 사이에 적층되어 배치될 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 광원 110: 반사판
200: 도광판 210: 도광판본체
220: 광산란층 300: 확산시트
400: 집광시트부 500: 반사편광필름

Claims (11)

1. 광원, 확산시트 및 집광시트를 포함하는 백라이트 유닛에서 상기 광원에서 발생된 빛을 상기 확산시트로 전달하는 도광판으로,
   필름형태로 형성되어 상기 확산시트의 하부에 배치되며, 일측에 구비된 상기 광원으로부터 발생되는 빛을 전달받아 상기 확산시트로 전달하는 도광판본체; 및
   바인더 및 상기 바인더와 다른 굴절률을 가지며 상기 바인더 내부에 구비된 복수의 산란체를 포함하며, 상기 도광판본체의 일측과 상기 광원 사이에 배치되어 상기 광원으로부터 발생된 빛을 산란시켜 상기 도광판본체로 전달하는 광산란층; 을 포함하며,
   상기 광원은 상기 광산란층과 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 광산란층을 가지는 도광판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 산란체는,
   상기 광원에서 발생되는 빛의 파장에 대응하여 미 산란(Mie-Scattering)이 일어나는 크기를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광산란층을 가지는 도광판.
3. 제2항에 있어서,
   상기 산란체는,
   상기 광원에서 발생되는 빛이 가시광 영역의 파장을 가지는 경우 0.1 ~ 2 ㎛의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 광산란층을 가지는 도광판.
4. 제1항에 있어서,
   상기 도광판본체는,
   상기 광원의 크기보다 상대적으로 더 큰 두께를 가지며, 상기 광산란층과 접하는 광도입부; 및
   상기 광도입부보다 상대적으로 작은 두께를 가지며 상기 광도입부와 연속적으로 형성되는 광전달부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 광산란층을 가지는 도광판.
5. 제4항에 있어서,
   상기 광산란층은,
   상기 광도입부와 일체로 구성되며, 상기 광도입부에 상기 산란체가 구비되는 것을 특징으로 하는 광산란층을 가지는 도광판.
6. 제1항에 있어서,
   상기 산란체는,
   구 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 광산란층을 가지는 도광판.
7. 제1항에 있어서,
   상기 도광판본체는 균일한 두께를 가지며, 횡 방향을 따라 길게 형성되고,
   상기 광산란층은 상기 도광판본체와 동일한 두께를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광산란층을 가지는 도광판.
8. 제1항에 있어서,
   상기 광산란층은,
   상기 도광판 본체와 동일한 두께를 가지며, 상하방향 또는 상하방향과 수직한 방향을 따라 상기 광원 방향의 일측이 톱니형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광산란층을 가지는 도광판.
9. 복수 개의 LED가 이격되어 빛을 발생시키는 광원;
   제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 도광판;
   상기 도광판의 상부에 적층되어 하부로부터 전달되는 빛을 고르게 확산시키는 확산시트; 및
   상기 확산시트에 의해 확산된 빛을 상부방향으로 균일하게 집광하여 전달하는 집광시트부;
   를 포함하는 백라이트 유닛.
10. 제9항에 있어서,
    상기 집광시트부는,
    상부로 갈수록 횡단면적이 감소하는 제1단위집광체가 연속적으로 반복되는 제1구조화패턴을 가지는 상부광학시트; 및
    상부로 갈수록 횡단면적이 감소하며 상기 상부광학시트와 접합되는 제2단위집광체가 연속적으로 반복되는 제2구조화패턴을 가지는 하부광학시트; 를 포함하는 백라이트 유닛.
11. 제10항에 있어서,
    상기 하부광학시트 및 상기 상부광학시트와 적층형태로 배치되어 하부로부터 전달되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 투과시키는 반사편광필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
    

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