KR20180010303A - 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180010303A
KR20180010303A KR1020180007835A KR20180007835A KR20180010303A KR 20180010303 A KR20180010303 A KR 20180010303A KR 1020180007835 A KR1020180007835 A KR 1020180007835A KR 20180007835 A KR20180007835 A KR 20180007835A KR 20180010303 A KR20180010303 A KR 20180010303A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
guide plate
optical patterns
incident
light guide
Prior art date
Application number
KR1020180007835A
Other languages
English (en)
Inventor
박재현
Original Assignee
엘지디스플레이 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 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020180007835A priority Critical patent/KR20180010303A/ko
Publication of KR20180010303A publication Critical patent/KR20180010303A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • 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
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0016—Grooves, prisms, gratings, scattering particles or rough 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
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
    • 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
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055—Reflecting element, sheet or layer
    • 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
    • G02B6/0081—Mechanical or electrical aspects of the light guide and light source in the lighting device peculiar to the adaptation to planar light guides, e.g. concerning packaging
    • G02B6/0093—Means for protecting the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133524—Light-guides, e.g. fibre-optic bundles, louvered or jalousie light-guides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

본 발명은 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, 개시된 구성은 빛이 입사되는 입광면; 상기 입광면에 연결되어 상기 빛을 출사시키며, 상기 빛이 입사되는 방향과 평행한 길이방향으로 연속적인 다수개의 제1 광학패턴들이 형성된 출광면; 상기 입광면과 대향하며, 상기 빛이 입사되는 방향과 수직한 상하 방향으로 연속적인 다수개의 제2 광학패턴들이 형성된 반입광면; 및 상기 빛이 반사하는 배면을 포함하여 구성된다.

Description

도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치{LIGHT GUIDE PLATE, BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 매트릭스(Matrix) 형태로 배열된 액정 셀들의 광투과율을 화상신호 정보에 따라 조절하여 원하는 화상을 표시하는 장치로서, 백라이트유닛에 조사되는 빛을 이용하여 액정패널에 화상을 형성한다.
이러한 원리를 이용한 액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 액정표시장치는 사무자동화기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 신호에 따라 광의 투과량이 조정되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
최근에는 액정표시장치가 컴퓨터용 모니터, 텔레비전뿐만 아니라 차량용 네비게이터 시스템의 표시장치와, 노트북, 핸드폰 등의 휴대용 표시장치 등에 광범위하게 적용되고 있다.
상기와 같은 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광원의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광형(Non-emissive Type) 표시소자이기 때문에 액정표시패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원을 포함하는 백라이트 유닛가 필요하다.
이러한 백라이트 유닛은 광원인 LED소자와, 상기 LED소자의 광 출사면과 결합되는 도광판과, 상기 도광판의 상부에 마련되는 다수의 시트류를 포함한다.
이러한 구성으로 이루어진 종래기술에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛 이를 포함하는 액정표시장치에 대해 도 1 내지 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 도광판을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 도광판과 측면 반사시트의 분해 평면도로서, 측면 반사시트를 통해 반사되는 광의 흐름을 도시한 평면도이다.
도 3은 종래기술에 따른 도광판의 측면에 부착된 측면 반사시트가 조립 불량으로 인해 떨어지는 상태를 도시한 개략도이다.
종래기술에 따른 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치는, 도면에는 도시하지 않았지만, 액정패널과, 상기 액정패널에 광을 공급하는 백라이트유닛과, 상기 액정패널과 백라이트유닛을 감싸며 지지하는 패널가이드와, 상기 패널가이드와 결합되며 상기 백라이트 유닛이 수납되는 버텀 커버와, 상기 액정패널의 전면 가장자리부를 덮어 감싸는 탑 케이스를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 백라이트 유닛은, 도면에는 도시하지 않았지만, 광을 발생하는 광원부(미도시)와, 상기 광원부에서 발생하는 광을 상기 액정패널의 전면으로 제공하기 위한 도광판(미도시, 도 1의 40 참조), 및 상기 도광판(40)의 배면에 부착되어 후방으로 방출되는 광을 반사시킴으로써 광의 효율을 향상시키는 반사 시트(미도시), 및 상기 도광판(40)의 전면에 적층되어 상기 도광판(40)으로부터 방출되는 광을 산란시키는 다수의 광학시트(미도시)를 포함한다.
여기서, 상기 광원부(50)는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, LED소자(51)와, 상기 LED소자(51)가 실장된 기판(53)을 포함한다.
상기 다수의 광학시트(미도시)는, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 도광판 (40)으로부터 입사되는 광을 확산 및 집광하기 위한 것으로, 확산시트와 프리즘시트 및 보호시트로 구비된다.
한편, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 상기 도광판(40)은 형상 설계에 따라 압출 및 사출로 제작될 수 있다. 상기 도광판(40)의 재질로는 광 투과율이 약 90% 이상의 고분자 플라스틱 재료인 'PMMA', 'PC' 등을 주로 사용한다.
상기 도광판(40) 내부로 입사하는 광은, 상기 도광판(40)과 공기(air)와의 굴절률 차이에 의해, 경계면에서 전반사(total reflection)가 일어나며, 상기 도광판(40) 전체로 도광하게 된다.
이와 같은 전반사되는 빛을 디스플레이 화면으로 출광시키기 위해서는 도광판(40) 표면에 패터닝을 해야 한다.
출광 패턴은 제작 방식에 따라 여러 종류가 있으며, 일반적으로 잉크 패턴을 사용하는데, 잉크패턴은 도광판의 하부 표면에 도광판과 굴절률이 동일하거나 다른 TiO2 또는 SiO2 등의 산란 입자를 일정한 방향으로 형성된 패턴이다. 특히, 잉크패턴의 형상은 기본적으로 동일하나, 디스플레이 화면 밝기를 위치에 따라, 동일하게 만들어야 하는 균일한 설계를 하며, 이에 따라 패턴의 밀도 및 크기는 변경된다.
한편, 도광판의 출광 효율을 향상시키기 위해, 도 1 및 2에서와 같이 측면 및 반입광부에 반사율이 96% 이상인 측면 반사시트(43)를 도광판(40)의 각 측면에 부착하여, 도광판(40)의 측면으로 출광되는 손실(loss) 광을 다시 반사시켜 리사이클(recycling)되도록 함으로써 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 도광판(40)의 하부에는 반사시트(미도시)가 마련되어 있어, 상기 도광판(40)의 하부로 출사되는 일부 광을 백라이트 유닛(미도시)의 출사면으로 반사시켜 광 효율을 높여 주고, 입사광 전체의 반사량을 조절하여 출광면 전체가 균일한 휘도 분포를 가지도록 한다.
그러나, 종래기술에 따른 도광판을 이용한 백라이트유닛에 따르면, 패턴의 산란 광학 특성에 의해 도광판 출광 효율이 감소된다. 특히, 산란 입자가 도광판 하면에 IR 또는 UV 경화 코팅처리되어 있어, 광이 산란 입자에 입사하면, 진행 방향을 포함한 디스플레이 면 및 측면, 반입광부 방향으로 출광하게 된다.
이러한 경우에, 디스플레이 화면 이외로 출광하는 광은, 백라이트 유닛의 프레임에 의해 흡수되며, 그 결과 디스플레이 화면으로의 출광 효율이 감소한다.
또한, 도광판의 측면 또는 반입광부로 출광하는 손실 광을 재활용하기 위하여, 측면 반사시트를 도광판의 각 측면에 접착제를 이용하여 부착하게 된다.
그런데, 이 측면 반사시트를 도광판에 부착하는 방법은 백라이트 유닛 조립시에 수작업에 의해 부착하며, 부착면이 증가할수록 작업시간이 증가하기 때문에 그만큼 백라이트 유닛의 비용이 상승하게 된다.
더욱이, 상기 측면 반사시트는 손실 광을 재활용하여 휘도를 향상시킬 수 있지만, 도 3에서와 같이, 측면 반사시트가 외부 충격이나 부 주위로 인해 떨어지고 미스 얼라인(miss align)에 의해 백라이트 유닛의 화상에 빛샘 또는 암부가 발생한다.
이와 같은 측면 반사시트 조립에 의해 발생하는 불량은 백라이트 유닛의 수율을 감소시키는 원인이 되며, 측면 반사시트 재료가 저가임에도 불구하고 백라이트유닛 전체 비용을 상승시키는 원인이 된다.
이에 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 측면 반사시트를 제거함과 동시에 백라이트유닛의 수율을 향상시키고, 백라이트유닛의 제작 비용을 줄일 수 있는 백라이트 유닛용 도광판 및 이들을 구비한 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 백라이트 유닛용 도광판은 빛이 입사되는 입광면; 상기 입광면에 연결되어 상기 빛을 출사시키며, 상기 빛이 입사되는 방향과 평행한 길이방향으로 연속적인 다수개의 제1 광학패턴들이 형성된 출광면; 상기 입광면과 대향하며, 상기 빛이 입사되는 방향과 수직한 상하 방향으로 연속적인 다수개의 제2 광학패턴들이 형성된 반입광면; 및 상기 빛이 반사하는 배면을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛은 액정패널에 광을 공급하기 위한 광원부; 상기 광원부의 측부에 위치하여 상기 광원부로부터 입사되는 광을 평면 광으로 변환하여 상기 액정패널 측으로 진행시키며, 빛이 입사되는 입광면과; 상기 입광면에 연결되어 상기 빛을 출사시키며, 상기 빛이 입사되는 방향과 평행한 길이방향으로 연속적인 다수개의 제1 광학패턴들이 형성된 출광면과; 상기 입광면과 대향하며, 상기 빛이 입사되는 방향과 수직한 상하 방향으로 연속적인 다수개의 제2 광학패턴들이 형성된 반입광면; 및 상기 빛이 반사하는 배면으로 이루어진 도광판; 상기 도광판의 측면부를 감싸며 액정패널을 지지하는 패널 가이드; 상기 도광판 상에 배치되는 광학시트; 및 상기 도광판 하면에 배치되는 반사시트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치는 액정패널과; 상기 액정패널에 광을 공급하기 위한 광원부; 상기 광원부의 측부에 위치하여 상기 광원부로부터 입사되는 광을 평면 광으로 변환하여 상기 액정패널 측으로 진행시키며, 빛이 입사되는 입광면과; 상기 입광면에 연결되어 상기 빛을 출사시키며, 상기 빛이 입사되는 방향과 평행한 길이방향으로 연속적인 다수개의 제1 광학패턴들이 형성된 출광면과; 상기 입광면과 대향하며, 상기 빛이 입사되는 방향과 수직한 상하 방향으로 연속적인 다수개의 제2 광학패턴들이 형성된 반입광면; 및 상기 빛이 반사하는 배면으로 이루어진 도광판; 상기 도광판의 측면부를 감싸며 액정패널을 지지하는 패널 가이드; 상기 도광판 상에 배치되는 광학시트; 및 상기 도광판 하면에 배치되는 반사시트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛용 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치에 따르면, 기존에 사용하였던 측면 반사시트를 제거하고 도광판의 상면에 빛의 입사방향에 평행한 길이방향으로 다수개의 렌즈 형상의 연속적인 제1 광학패턴들을 형성하며, 반입광면에는 빛의 입사방향과 수직한 상하 방향으로 다수개의 연속적인 프리즘 형태의 제2 광학패턴들을 형성함으로써, 도광판 측면으로 발생하는 손실 광을 최소화시킬 수 있으며, 기존의 측면 반사시트가 떨어지는 현상과 아울러 미스 얼라인에 따른 빛샘 발생 및 백라이트 유닛의 조립 시간 증가와 더불어 재료비 및 공정 비용 추가로 인한 도광판의 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛용 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛및 이들을 포함하는 액정표시장치에 따르면, 도광판의 상면에는 빛의 입사방향에 평행한 길이방향으로 다수개의 렌즈 형상의 연속적인 제1 광학패턴들이 형성되며, 반입광면에는 빛의 입사방향과 수직한 상하 방향으로 다수개의 연속적인 프리즘 형태의 제2 광학패턴들이 형성되며, 배면에는 불규칙적인 제3 광학패턴들이 형성됨으로써, 도광판 측면으로 발생하는 손실 광을 최소화시켜 출광 효율을 증가시킬 수 있으므로, 백라이트 유닛의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 도광판을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 도광판과 측면 반사시트의 분해 평면도로서, 측면 반사시트를 통해 반사되는 광의 흐름을 도시한 평면도이다.
도 3은 종래기술에 따른 도광판의 측면에 부착된 측면 반사시트가 조립 불량으로 인해 떨어지는 상태를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛을 적용한 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛에 있어서, 도광판 내 광의 진행 분포 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛에 있어서, 도광판의 도광 각도 분포를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판의 반입광부에 형성된 프리즘패턴을 통해 외부로 손실되는 광이 재반사되어 재활용되는 경우를 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광판의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광판 상부의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광판의 하면의 평면도로서, 도광판 하면에 형성된 음각 광학패턴의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광판의 측면도로서, 도광판의 하면에 형성된 음각 광학패턴을 통해 광이 굴절되어 도광판 상부로 출광되는 것을 도시한 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판의 반입광부에 형성된 프리즘패턴의 프리즘 각도 변화에 따른 출광 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명에 따른 백라이트용 도광판을 구비한 백라이트 유닛를 포함하는 액정표시장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 액정패널 (110)과, 상기 액정패널(110)에 광을 공급하는 백라이트유닛(100)과, 상기 액정패널 (110)과 백라이트유닛(100)을 감싸며 지지하는 패널가이드(130), 상기 패널가이드(130)와 결합되며, 상기 백라이트 유닛(100)이 수납되는 버텀 커버(170), 상기 액정패널(110)의 전면 가장자리부를 덮어 감싸는 탑 케이스(미도시)를 포함한다.
여기서, 상기 액정패널(110)은 컬러필터 어레이 기판(110a)과 TFT 어레이 기판(110b) 및 이들 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 액정패널(110)은 액정패널(110)을 투과하는 빛이 교차 편광되도록 상기 컬러필터 어레이기판(110a)의 전면 및 TFT 어레이 기판(110b)의 배면에 각각 부착된 전면 편광판(미도시) 및 후면 편광판(미도시)을 더 포함한다.
이러한 액정패널(110)은 화소 단위를 이루는 액정 셀들이 매트릭스 형태로 배열되어 있으며, 드라이버 구동회로(113)에서 전달되는 화상 신호 정보에 따라 액정 셀들이 광 투과율을 조절함으로써 화상을 형성하게 된다.
상기 TFT 어레이 기판(110b)에는, 도면에는 도시하지 않았지만, 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 매트릭스 형태로 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인이 교차점에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)가 형성되어 있다. 드라이버 구동회로(113)에서 전달된 신호전압은 박막트랜지스터를 통해 화소전극과 후술할 컬러필터 어레이 기판(110a)의 공통전극(미도시) 사이에 인가되며, 화소전극과 공통전극 사이의 액정은 이 신호전압에 따라 정렬되어 광 투과율을 정하게 된다.
상기 컬러필터 어레이 기판(110a)에는, 도면에는 도시하지 않았지만, 블랙 매트릭스를 경계로 적색, 녹색 및 청색 또는 청록색, 자홍색 및 노랑색이 반복되어 형성되어 있는 컬러필터와 공통전극을 포함한다. 상기 공통전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전성 물질로 이루어진다.
또한, 상기 액정 패널(110)의 일측에는 상기 액정패널에 형성된 단위 화소를 구동하기 위한 구동 드라이버(113)와, 상기 액정패널에 일단이 연결된 가요성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board; FPCB, 115)이 연결되어 있다.
상기 백라이트 유닛(100)은 광을 발생하는 광원부(150)과 상기 광원부(150)에서 발생하는 광을 상기 액정패널(110)의 전면으로 제공하기 위한 도광판(140), 및 상기 도광판(140)의 배면에 부착되어 후방으로 방출되는 광을 반사시킴으로써 광의 효율을 향상시키는 반사 시트(160), 및 상기 도광판(140)의 전면에 적층되어 도광판(140)으로부터 방출되는 광을 산란시키는 다수의 광학시트(120)를 포함한다.
여기서, 상기 광원부(150)는 냉음극 형광램프(Cothode Fluorescent Lamp: CCFL), 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp: EEFL), 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)소자 중 어느 하나가 사용되는데, 여기서는 발광 다이오드 소자(LED소자)를 적용하는 경우를 예로 들고 있다. 또한, 상기 광원부 (150)는 LED소자(151)와, 상기 LED소자(151)가 실장된 기판(153)을 포함한다. 상기 LED소자(151)는 사이드 뷰형(side viewing type) 소자로서, 상기 LED소자(151)는 도광판(140)의 입광면(140a)을 향해 광을 출광시킨다. 또한, 상기 기판(153)은 휘어짐이 우수한 연성 인쇄회로기판으로서, 내부에 회로(미도시)가 형성되어 있어, 상기 회로를 통해 LED소자(151)에 외부 전원을 공급한다.
상기 다수의 광학시트(120)는 상기 도광판(140)으로부터 입사되는 광을 확산 및 집광하기 위한 것으로, 확산시트(121)와 프리즘시트 (123) 및 보호시트(125)로 구비된다. 경우에 따라서는 두 개의 확산시트와 두 개의 프리즘 시트로 구비될 수도 있다. 이때, 상기 확산시트(121)는 베이스 판과 이 베이스 판에 형성된 구슬 모양의 코팅층으로 이루어져 있다. 상기 확산시트(121)는 광원부(150)로부터의 빛을 확산시켜 액정패널(110)로 공급하는 역할을 한다. 상기 확산시트(121)는 2장 또는 3장을 겹쳐서 사용할 수도 있다. 또한, 상기 프리즘 시트(123)는 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있다. 상기 프리즘 시트(123)는 확산시트(121)에서 확산된 빛을 상부의 액정패널(110)의 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다. 상기 프리즘 시트(123)는 통상 2장이 사용되며 각 프리즘 시트(123)에 형성된 마이크로 프리즘은 소정의 각도를 이루고 있다. 따라서, 상기 프리즘 시트(123)를 통과한 빛은 거의 대부분 수직하게 진행되어 균일한 휘도 분포를 제공하게 된다. 가장 상부에 위치하는 보호시트(125)는 스크래치에 약한 프리즘 시트(123)를 보호한다.
한편, 상기 도광판(140)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 LED소자(151) 로부터 빛을 받는 입광면(140a)과, 상기 입광면(140a)에서 연장되어 액정패널(110)과 대향하는 출광면(140c)과, 상기 입광면(140a)과 대향되는 반입광면(140b) 및 상기 출광면(140c)과 대향되는 배면(140d)을 갖는다. 여기서, 상기 출광면(140c)에는 빛이 입사되는 방향과 평행한 길이방향으로 다수개의 렌티큘러(lenticular) 렌즈 형태의 제1 광학패턴(141)들이 형성되어 있으며, 상기 반입광면(140b)에는 상기 빛이 입사되는 방향과 수직방향인 상하 방향으로 다수개의 프리즘 형태의 제2 광학패턴 (143)들이 형성되어 있다.
이때, 상기 도광판(140)은 상기 LED소자(151)의 일 측변을 따라 위치하면서 상기 액정패널(110)의 배면에 배치되어 상기 LED소자(151)에서 발생된 빛을 액정패널(110)의 배면으로 유도한다.
상기 도광판(140)은 일 측변을 따라, 즉 입광면(140a)에 인접하여 배치된 LED소자(151)에서 입광면(140a)으로 조사된 빛을 평면 광으로 바꾸어 출광면 (140c)을 통해 상기 액정패널(110)로 균일하게 전달하게 된다. 상기 도광판(140)의 재질로는 강도가 높아 쉽게 변형되거나 깨지지 않으며 투과율이 좋은 PMMA (Polymethy - methacrylate), PC, PS, MS 등이 사용된다.
여기서, 상기 도광판 (140)은 하부면이 경사지고 상부면이 평평한 쇄기형 (wedge)이거나, 하부면과 상부면이 모두 평행한 판형(plate type)으로 마련될 수 있다. 노트 PC나 핸드폰 등의 소형 제품에 적용되는 액정표시장치의 경우에는 쇄기형(wedge) 형상의 도광판(140)이 적용될 수 있으며, 두께가 두꺼운 쪽의 측벽에 광원부(150)가 마련될 수 있다. 하지만, 상기 광원부(150)는 도광판(140)의 적어도 하나의 측면부에 배치할 수 있다.
상기 패널 가이드(130)는 상기 도광판(140)의 측면부를 감싸는 사각틀 형태로 구성되며, PC 재질과 같은 플라스틱 재질 또는 금속(metal) 재질로 형성된다. 특히, 상기 패널가이드(130)는 기존에는 주로 액정패널을 지지하는 기능을 하는 구조이지만, 액정패널(110)을 지지하는 기능 이외에, 도광판(140) 및 광학시트(120)를 지지 및 고정하는 기능도 한다. 한편, 상기 패널가이드(130)는 상기 도광판 (140)의 측면부를 감싸는 사각틀 형태 이외에, 2개의 일직선 형태로 구성되어져 상기 도광판(140)의 양 측면부를 고정 지지하도록 구성할 수도 있다.
상기 반사시트(160)는 상기 도광판(140)의 하부에 마련되며, 상기 도광판 (140)의 하부로 출사되는 일부 광을 도광판(140)의 반입광면(140b)으로 반사시켜 광 효율을 높여 주고, 입사광 전체의 반사량을 조절하여 출광면 전체가 균일한 휘도 분포를 가지도록 한다.
또한, 상기 버텀커버(170)는 상부가 개방된 장방형 박스 형상으로, 상기 패널가이드(130)에 의해 감싸지는 도광판(140)과 반사시트(160)를 포함한 백라이트 유닛(100)의 구성요소들이 수납된다.
따라서, 상기 액정패널(110)과 백라이트유닛(100)이 수납된 버텀커버(170)는 상기 액정패널(110)의 상면 가장자리부와 패널가이드(130)의 측면을 감싸는 탑케이스(미도시)와 결합하여, 액정표시장치를 이루게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛에 있어서, 도광판 내 광의 진행 분포 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛에 있어서, 도광판의 도광 각도 분포를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
본 발명에서는, 기존의 측면 반사시트를 제거하고, 그에 따른 휘도 감소율을 최소화하기 위해 도광판의 형상 및 패턴 설계를 제안한 것이다.
특히, 기존의 도광판의 측면 및 반 입광면의 손실 광을 재활용(recycling)하기 위해, 손실 광을 발생시키는 도광판의 바닥면에 형성하는 잉크패턴을 다른 패턴으로 변경시키는 방안과, 잉크패턴에 의해 출광되는 손실 광을 재활용할 수 있도록 도광판의 형상 및 패턴을 형성하는 방안이 제안된다.
이와 같은 방안들을 도출하기 위해, 도 5에서와 같이, 다수의 LED소자(151)들에서 출광하는 광이 공기(air)층을 통과하여, 도광판(140) 내로 입사하면 공기층의 굴절률(n1:1)과 도광판(140)의 굴절률(PMMA인 경우, n2:1.49) 간의 차이에 의하여, 입사된 광은 도광판(140)의 패턴이 없다면, 아래의 식 (1)과 같은 스넬(snell) 법칙에 의하여, 도광판(140) 내의 광은 반입광면(140b)으로만 출광하게 된다.
식 (1) ----- θ2 = arcsin [n1/n2 sin(θ1 = 89도)] = 42.14도
θ3 = 90도 - θ2 ≥ 47.85도
만일, 다수의 LED소자(151)에서 출광하는 광이 도광판(140)의 입광면(140a)으로 입사하는 입사각(θ1)이 "0도 ≤ θ1 ＜ 90도 라 가정하면, 스넬의 법칙에 의하여, 도 6에서와 같이, θ3 ＞ 47.85도이며, 항상 전반사 임계각(41.5도)보다 크기 때문에 반 입광면을 제외하고는 도광판 외부로 출광하지 못하기 때문에, 도광판 (140) 내의 광을 출광시키기 위해서는, θ3 ＜ 41.15도 보다 작아야 한다.
이와 같은 도광판(140)의 외부로의 출광을 위해, 기존에 도광판(140)의 표면에 산란입자가 코팅된 잉크패턴이 사용되었는데, 이 잉크패턴은 입사된 광을 무작위 방향으로 산란시켜 출광을 시키기 때문에 도광판의 측면으로 진행하는 손실 광을 발생시키게 된다.
따라서, 이와 같은 잉크 패턴에서의 손실 광을 감소시키기 위해서는 본 발명의 다른 실시 예에서 설명하겠지만, 음각 프리즘 형상의 제3 광학패턴(미도시, 도 10의 245 참조)을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛용 도광판 구조에 대해 도 7 내지 9를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판의 반입광부에 형성된 프리즘패턴을 통해 외부로 손실되는 광이 재반사되어 재활용되는 경우를 나타낸 개략적인 평면도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛용 도광판(140)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 빛이 입사되는 입광면(140a)과, 이 입광면(140a)과 대향하는 반입광면(140b)과, 상기 입광면(140a)에 연결되고 액정표시장치의 액정패널(110)과 대면하며 상기 액정표시장치의 액정패널 측으로 빛을 출사시키는 출광면(140c)과, 상기 출광면(140c)과 대향하며 빛을 반사하는 배면(140d)을 포함한다.
여기서, 상기 입광면(140a)은 광원부(150)로부터 빛이 입사되는 면으로 정의하며, 광원부(150)와 인접한 면에 해당한다.
상기 출광면(140c)에는, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 렌티큘러 (lenti- cular) 렌즈 형상의 단면을 가진 제1 광학패턴(141)들이 빛이 입사되는 방향과 평행인 길이방향으로 형성되어 있다. 또한, 상기 제1 광학패턴(141)들은 적어도 2개 이상의 빗변 또는 접선이 존재하는 곡선을 포함한다. 이때, 상기 제1 광학패턴 (141)들은 렌티큘러 (lenticular) 렌즈 형태 이외에 프리즘 (prism) 형태 또는 R - 프리즘(prism) 형태로 형성할 수 있다. 즉, 상기 제1 광학패턴(141)들은 제1 광학패턴이 형성되어 있는 출광면(140c) 과의 사이각이 40도 내지 90도를 프리즘, R-프리즘, 렌티큘러 및 다각형으로 이루어져 있다. 한편, 상기 제1 광학패턴(141)들은 상기 도광판(140)과 동일한 재료 또는 도광판(140) 재료와의 굴절률 차이가 약 ㅁ0.1 이내인 UV 경화수지로 형성한다.
또한, 상기 제1 광학패턴(141)들은 광 특성 및 시인성을 개선하기 위한 것이다. 상기 제1 광학패턴(141)은 약 10μm 내지 300 μm 범위의 피치 값을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 상기 렌티 큘러 렌즈 형태의 제1 광학패턴 (141)들은 압출 공정 등을 이용하여 형성할 수 있다.
특히, 상기 렌티 클러 렌즈 형태의 제1 광학패턴(141)은 측면의 진행 광을 디스플레이 화면으로 출광시킬 수 있을 뿐만 아니라 광 분포 면에서도 디스플레이 화면으로 광을 출광시키기 때문에 집광 효과를 부가적으로 가질 수 있다.
한편, 상기 반입광면(140b)에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 이 반입광면 (140b)으로 출광되는 손실 광을 감소시키기 위해 빛이 입사되는 방향과 수직 방향인 상하 방향으로 다수개의 프리즘 형태의 제2 광학패턴(143)들이 형성되어 있다. 이때, 상기 제2 광학패턴(143)들은 상기 도광판(140)의 출광면(140c)에 형성된 다수개의 제1 광학패턴(141)들과 수직방향으로 형성되어 있다. 특히, 상기 제2 광학패턴(143)은 단면의 형상이 적어도 2개 이상의 빗변 또는 접선이 존재하는 곡선으로 이루어져 있는 패턴을 의미한다. 상기 제2 광학패턴(143)은 약 10μm 내지 50 μm 범위의 피치 값을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 프리즘 형태의 제2 광학패턴(143)들은 압출 공정 등을 이용하여 형성할 수 있다. 그리고, 상기 제2 광학패턴(143)들은 프리즘 (prism) 형태 이외에 렌티큘러(lenticular) 렌즈 형태 또는 R - 프리즘(prism) 형태로 형성할 수 있다. 더욱이, 상기 제2 광학패턴 (143)은 이 패턴이 형성된 반입광면(140b)과의 사이각이 약 40 내지 80도로 이루어져 있다. 한편, 상기 제2 광학패턴(143)들은 상기 도광판(140)과 동일한 재료 또는 도광판 (140) 재료와의 굴절률 차이가 약 ㅁ0.1 이내인 UV 경화수지로 형성한다.
상기 반입광면(140b)에 형성된 프리즘 형태의 다수의 제2 광학패턴(143)들은 상기 반입광면(140b)으로 출사되는 광을 재입사시켜 상기 반입광면(140b)으로 출사되는 광을 감소시킨다. 이때, 상기 반입광면(140b)에 출사되는 광은 전반사 임계각 (θ2)보다 작아야 한다.
이와 같이, 반입광면(140b)에 출사되는 광을 재활용하기 위해서는 프리즘 시트와 유사한 개념인 제2 광학패턴(143)을 이용함으로써 가능하게 된다. 즉, 수직 광을 재활용하기 위해서는, 도 9 및 아래 식 (2)에서와 같이, 출사각인 42도를 전반사 임계각보다 큰 입사각으로 변경시켜야 한다.
식 (2) ------ θ2 (＞42도) = θ1 + α공기(n:1)
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 출사가 가장 잘 되는 수직 입사각의 프리즘 형태의 제2 광학패턴(143)의 밑각(α)이 "α＞42도"이면 대부분의 광은 재반사됨을 알 수 있다.
또 한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛용 도광판 구조에 대해 도 10 내지 14를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광판의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광판 상부의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광판의 하면의 평면도로서, 도광판 하면에 형성된 음각 광학패턴의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광판의 측면도로서, 도광판의 하면에 형성된 음각 광학패턴을 통해 광이 굴절되어 도광판 상부로 출광되는 것을 도시한 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판의 반입광부에 형성된 프리즘패턴의 프리즘 각도 변화에 따른 출광 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛용 도광판(240)은, 도 10 내지 12에 도시된 바와 같이, 빛이 입사되는 입광면(240a)과, 이 입광면(240a)과 대향하는 반입광면(240b)과, 상기 입광면(240a)에 연결되고 액정표시장치의 액정패널 (미도시)과 대면하며 상기 액정표시장치의 액정패널 측으로 빛을 출사시키는 출광면 (240c)과, 상기 출광면(240c)과 대향하며 빛을 반사하는 배면(240d)을 포함한다.
여기서, 상기 입광면(240a)은 광원부(미도시)로부터 빛이 입사되는 면으로 정의하며, 광원부(미도시)와 인접한 면에 해당한다.
상기 출광면(240c)에는, 도 10 및 11에 도시된 바와 같이, 렌티큘러 (lenti- cular) 렌즈 형상의 단면을 가진 제1 광학패턴(241)들이 빛이 입사되는 방향과 평행인 길이방향으로 형성되어 있다. 이때, 상기 제1 광학패턴(241)들은 렌티큘러 (lenticular) 렌즈 형태 이외에 프리즘(prism) 형태 또는 R - 프리즘(prism) 형태로 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 광학패턴(241)들은 광 특성 및 시인성을 개선하기 위한 것이다. 상기 제1 광학패턴 (241)은 약 10μm 내지 300 μm 범위의 피치 값을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 상기 렌티 큘러 렌즈 형태의 제1 광학패턴 (241)들은 압출 공정 등을 이용하여 형성할 수 있다. 한편, 상기 제1 광학패턴 (241)들은 상기 도광판(240)과 동일한 재료 또는 도광판(240) 재료와의 굴절률 차이가 약 ㅁ0.1 이내인 UV 경화수지로 형성한다.
특히, 상기 렌티 큘러 렌즈 형태의 제1 광학패턴(241)은 측면의 진행 광을 디스플레이 화면으로 출광시킬 수 있을 뿐만 아니라 광 분포 면에서도 디스플레이 화면으로 광을 출광시키기 때문에 집광 효과를 부가적으로 가질 수 있다.
한편, 상기 반입광면(240b)에는, 도 10 및 11에 도시된 바와 같이, 이 반입광면 (240b)으로 출광되는 손실 광을 감소시키기 위해 빛이 입사되는 방향과 수직 방향인 상하 방향으로 다수개의 프리즘 형태의 제2 광학패턴(243)들이 형성되어 있다. 이때, 상기 제2 광학패턴(243)들은 상기 도광판(240)의 출광면(240c)에 형성된 다수개의 제1 광학패턴(241)들과 수직방향인 상하 방향으로 형성되어 있다. 특히, 상기 제2 광학패턴(243)은 단면의 형상이 적어도 2개 이상의 빗변 또는 접선이 존재하는 곡선으로 이루어져 있는 패턴을 의미한다. 상기 제2 광학패턴(243)은 약 10μm 내지 50 μm 범위의 피치 값을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 프리즘 형태의 제2 광학패턴(243)들은 압출 공정 등을 이용하여 형성할 수 있다. 그리고, 상기 제2 광학패턴(243)들은 프리즘 (prism) 형태 이외에 렌티큘러(lenticular) 렌즈 형태 또는 R - 프리즘(prism) 형태로 형성할 수 있다. 더욱이, 상기 제2 광학패턴 (243)은 이 패턴이 형성된 반입광면(240b)과의 사이각이 약 40 내지 80도로 이루어져 있다. 한편, 상기 제2 광학패턴 (243)들은 상기 도광판(240)과 동일한 재료 또는 도광판(240) 재료와의 굴절률 차이가 약 ㅁ0.1 이내인 UV 경화수지로 형성한다.
또한, 상기 반입광면(240b)에 형성된 프리즘 형태의 다수의 제2 광학패턴 (243)들은 상기 반입광면(240b)으로 출사되는 광을 재입사시켜 상기 반입광면 (240b)으로 출사되는 광을 감소시킨다. 이때, 상기 반입광면(240b)에 출사되는 광은 전반사 임계각 (θ2)보다 작아야 한다.
이와 같이, 반입광면(240b)에 출사되는 광을 재활용하기 위해서는 프리즘 시트와 유사한 개념인 제2 광학패턴(243)을 이용함으로써 가능하게 된다. 즉, 수직 광을 재활용하기 위해서는, 상기 식 (2)에서와 같이, 출사각인 42도를 전반사 임계각보다 큰 입사각으로 변경시켜야 한다.
따라서, 도 9를 참조하면, 출사가 가장 잘 되는 수직 입사각의 프리즘 형태의 제2 광학패턴 (243)의 밑각(α)이 "α＞42도"이면 대부분의 광은 재반사됨을 알 수 있다.
한편, 상기 도광판(240)의 배면(240d)에는, 도 10 및 12에 도시된 바와 같이, 배면 내측으로 돌출된 다수개의 프리즘 형태의 제3 광학패턴(245)들이 불규칙적으로 형성되어 있다. 이때, 상기 제3 광학패턴(245)들의 단면 형상은 패턴이 형성되어 있는 배면(240d)과 2개 이상의 직선 구간이 존재하는 패턴을 의미한다. 또한, 상기 제3 광학패턴(245)들은 빛의 입사 방향과 수직한 방향으로 형성되어 있다. 그리고, 상기 제3 광학패턴(245)들은 프리즘(prism) 형태 이외에 R - 프리즘 (prism) 형태로 형성할 수도 있다. 그리고, 상기 제3 광학패턴(245)은 약 10μm 내지 100 μm 범위의 피치 값을 가지는 것이 바람직하다. 더욱이, 상기 제3 광학패턴 (245)의 밑각(θ)은 약 40도 내지 60도가 바람직하다.
기존에는 산란 입자가 코팅된 잉크패턴을 사용함으로 인해 입사된 광을 무작위 방향으로 산란시켜 출광을 시키기 때문에 측면으로 진행시키는 손실 광을 발생시켰지만, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 도광판(240)의 배면(240d) 내측에 다수개의 굴절패턴인 프리즘 형태의 제3 광학패턴(245)이 불규칙적으로 형성되어 있어, 기존에 도광판의 측면으로 진행하는 손실 광을 감소시키면서, 이 제3 광학패턴(245)을 통해 굴절 및 반사되어 출광면(240c) 쪽으로 진행하도록 한다. 즉, 상기 제3 광학패턴(245)은 산란에 의한 출광이 아니기 때문에, 이상적인 패턴이 형성된다면, 측면으로 출광하는 손실 광은 감소하게 된다.
상기 제3 광학패턴(245)은 레이저 가공을 통해 형성되는데, 레이저 가공 조건에 따라 도 13에 도시된 바와 같이 출광 인자인 밑각(θ)을 변경시킬 수 있다. 특히, 제3 광학패턴(245)에 입사되는 광의 출광 효율은, 밑각(θ)이 약 40도 내지 60도 일 때 우수하게 나타난다.
따라서, 본 발명에 따른 도광판(240)의 출광면(240c)에는 다수개의 렌티큘러 렌즈 형태의 제1 광학패턴(241)이 형성되며, 반입광면(240b)에는 다수개의 프리즘 형태의 제2 광학패턴(243)이 형성되며, 배면(240c)에는 다수개의 프리즘 형태의 제3 광학패턴(245)이 형성되어 있어, 도 14에 도시된 바와 같이, 반입광면(240b)의 프리즘 형태의 제2 광학패턴(243)의 각도가 45도인 경우, 출사광이 재활용되어 디스플레이 화면으로 출광하는 광속(flux)이 약 5% 이상 향상되는 것을 알 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛용 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치에 따르면, 기존에 사용하였던 측면 반사시트를 제거하고 도광판의 상면에 빛의 입사방향에 평행한 길이방향으로 다수개의 렌즈 형상의 연속적인 제1 광학패턴들을 형성하며, 반입광면에는 빛의 입사방향과 수직한 상하 방향으로 다수개의 연속적인 프리즘 형태의 제2 광학패턴들을 형성함으로써, 도광판 측면으로 발생하는 손실 광을 최소화시킬 수 있으며, 기존의 측면 반사시트가 떨어지는 현상과 아울러 미스 얼라인에 따른 빛샘 발생 및 백라이트 유닛의 조립 시간 증가와 더불어 재료비 및 공정 비용 추가로 인한 도광판의 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛용 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치에 따르면, 도광판의 상면에는 빛의 입사방향에 평행한 길이방향으로 다수개의 렌즈 형상의 연속적인 제1 광학패턴들이 형성되며, 반입광면에는 빛의 입사방향과 수직한 상하 방향으로 다수개의 연속적인 프리즘 형태의 제2 광학패턴들이 형성되며, 배면에는 불규칙적인 제3 광학패턴들이 형성됨으로써, 도광판 측면으로 발생하는 손실 광을 최소화시켜 출광 효율을 증가시킬 수 있으므로, 백라이트 유닛의 수율을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
100: 백라이트 유닛 110: 액정패널
110a: 칼라필터 어레이기판 110b: TFT 어레이기판
113: 구동 드라이버 115: 인쇄회로기판
120: 광학시트 121: 확산시트
123: 프리즘시트 125: 보호시트
127: 시트 걸이부 130: 패널 가이드 140, 240: 도광판 140a: 입광면
140b: 반입광면 140c: 출광면 140d: 배면 141, 241: 제1 광학패턴
143, 243: 제2 광학패턴 245: 제3 광학패턴
150: 광원부 151: LED소자 153: 기판 160: 반사시트 170: 바텀 커버 180: 탑 케이스

Claims (15)

  1. 빛이 입사되는 입광면과, 상기 입광면에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 출광면과, 상기 입광면과 대향하며 상기 빛이 입사되는 반입광면, 및 상기 입광면과 연결되어 상기 빛이 반사하는 배면을 포함하여 구성되며,
    상기 출광면에 상기 빛이 입사되는 방향과 평행한 길이방향으로 연속적으로 다수개의 제1 광학패턴들이 형성되고,
    상기 반입광면에 상기 입광면과 대향하며, 상기 빛이 입사되는 방향과 수직한 상하 방향으로 연속적인 다수개의 제2 광학패턴들이 형성되며,
    상기 배면에 상기 빛이 입사되는 방향과 수직한 방향으로 불연속적으로 다수개의 제3 광학패턴들이 형성되고,
    상기 다수개의 제1 광학패턴들은, 다수개의 렌티큘러 렌즈 형태를 갖는 백라이트 유닛용 도광판.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 다수개의 제2 광학패턴들 각각은 렌티큘러 (lenticular) 렌즈 형태, 프리즘 (prism) 형태 또는 R - 프리즘(prism) 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 다수개의 제1 광학패턴들과 상기 다수개의 제2 광학패턴들은, 각각 상기 도광판과 동일한 재료 또는 상기 도광판의 재료와의 굴절률 차이가 ㅁ0.1 이내인 UV 경화수지로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 다수개의 제1 광학패턴들은, 상기 다수개의 제1 광학패턴들이 형성되어 있는 출광면과의 사이각이 40도 내지 90도이며, 10μm 내지 300 μm 범위의 피치 값을 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 다수개의 제2 광학패턴들은, 10μm 내지 50 μm 범위의 피치 값을 가지며, 상기 다수개의 제2 광학패턴들이 형성된 반입광면과의 사이각이 40 내지 80도로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 다수개의 제3 광학패턴들 각각은 프리즘 (prism) 형태 또는 R - 프리즘(prism) 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 다수개의 제3 광학패턴들은, 10μm 내지 100 μm 범위의 피치 값을 가지며, 상기 다수개의 제3 광학패턴들의 밑각은 40도 내지 60도인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
  8. 액정패널에 광을 공급하기 위한 광원부;
    상기 광원부의 측부에 위치하여 상기 광원부로부터 입사되는 광을 평면 광으로 변환하여 상기 액정패널 측으로 진행시키며, 빛이 입사되는 입광면과, 상기 입광면에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 출광면과, 상기 입광면과 대향하여 위치하는 반입광면, 및 상기 빛이 반사하는 배면을 포함하여 구성되는 도광판;
    상기 도광판의 측면부를 감싸며 액정패널을 지지하는 패널 가이드;
    상기 도광판 상에 배치되는 광학시트; 및
    상기 도광판 하면에 배치되는 반사시트를 포함하여 구성되며,
    상기 도광판의 출광면에 상기 빛이 입사되는 방향과 평행한 길이방향으로 연속적인 다수개의 제1 광학패턴들이 형성되고,
    상기 반입광면에 상기 빛이 입사되는 방향과 수직한 상하 방향으로 연속적인 다수개의 제2 광학패턴들이 형성되며,
    상기 배면에 상기 빛이 입사되는 방향과 수직한 방향으로 불연속적으로 다수개의 제3 광학패턴들이 형성되고,
    상기 다수개의 제1 광학패턴들은, 다수개의 렌티큘러 렌즈 형태를 갖는 백라이트 유닛.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 다수개의 제2 광학패턴들 각각은 렌티큘러 (lenticular) 렌즈 형태, 프리즘 (prism) 형태 또는 R - 프리즘(prism) 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 도광판을 구비한 백라이트 유닛.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 다수개의 제1 광학패턴들과 상기 다수개의 제2 광학패턴들은, 각각 상기 도광판과 동일한 재료 또는 상기 도광판의 재료와의 굴절률 차이가 ㅁ0.1 이내인 UV 경화수지로 형성된 것을 특징으로 하는 도광판을 구비한 백라이트 유닛.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 다수개의 제1 광학패턴들은, 상기 다수개의 제1 광학패턴들이 형성되어 있는 출광면과의 사이각이 40도 내지 90도이며, 10μm 내지 300 μm 범위의 피치 값을 가지는 것을 특징으로 하는 도광판을 구비한 백라이트 유닛.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 다수개의 제2 광학패턴들은, 10μm 내지 50 μm 범위의 피치 값을 가지며, 상기 다수개의 제2 광학패턴들이 형성된 반입광면과의 사이각이 40 내지 80도로 이루어진 것을 특징으로 하는 도광판을 구비한 백라이트 유닛.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 다수개의 제3 광학패턴들 각각은 프리즘 (prism) 형태 또는 R - 프리즘(prism) 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 도광판을 구비한 백라이트 유닛.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 다수개의 제3 광학패턴들은, 10μm 내지 100 μm 범위의 피치 값을 가지며, 상기 다수개의 제3 광학패턴들의 밑각은 40도 내지 60도인 것을 특징으로 하는 도광판을 구비한 백라이트 유닛.
  15. 액정패널;
    상기 액정패널에 광을 공급하기 위한 광원부;
    상기 광원부의 측부에 위치하여 상기 광원부로부터 입사되는 광을 평면 광으로 변환하여 상기 액정패널 측으로 진행시키며, 빛이 입사되는 입광면과, 상기 입광면에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 출광면과, 상기 입광면과 대향하여 위치하는 반입광면, 및 상기 빛이 반사하는 배면으로 이루어진 도광판;
    상기 도광판의 측면부를 감싸며 상기 액정패널을 지지하는 패널 가이드;
    상기 도광판 상에 배치되는 광학시트; 및
    상기 도광판 하면에 배치되는 반사시트를 포함하여 구성되며,
    상기 도광판의 출광면에 상기 빛이 입사되는 방향과 평행한 길이방향으로 연속적인 다수개의 제1 광학패턴들이 형성되고,
    상기 반입광면에 상기 빛이 입사되는 방향과 수직한 상하 방향으로 연속적인 다수개의 제2 광학패턴들이 형성되며,
    상기 배면에 상기 빛이 입사되는 방향과 수직한 방향으로 불연속적으로 다수개의 제3 광학패턴들이 형성되고,
    상기 다수개의 제1 광학패턴들은, 다수개의 렌티큘러 렌즈 형태를 갖는 액정표시장치.
KR1020180007835A 2018-01-22 2018-01-22 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치 KR20180010303A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180007835A KR20180010303A (ko) 2018-01-22 2018-01-22 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180007835A KR20180010303A (ko) 2018-01-22 2018-01-22 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100130145A Division KR20120068498A (ko) 2010-12-17 2010-12-17 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180010303A true KR20180010303A (ko) 2018-01-30

Family

ID=61070750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180007835A KR20180010303A (ko) 2018-01-22 2018-01-22 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180010303A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200023766A (ko) * 2018-08-27 2020-03-06 엘지디스플레이 주식회사 디스플레이 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200023766A (ko) * 2018-08-27 2020-03-06 엘지디스플레이 주식회사 디스플레이 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101022597B1 (ko) 광학 시트와 그것을 이용한 백라이트 유닛 및 디스플레이
US7973880B2 (en) Illumination device and liquid crystal display device
US6747801B2 (en) Optical film and liquid-crystal display device
US20110141765A1 (en) Planar light source module and optical film
US9217894B2 (en) Backlight assembly and display apparatus having the same
KR100898100B1 (ko) 프리즘 시트
US20080170415A1 (en) White light generating unit, backlight assembly having the same and liquid crystal display device having the same
US10317610B2 (en) Illumination device and display device
US8251565B2 (en) Illumination device and display device
KR20100004398A (ko) 도광판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛
KR20030085588A (ko) 전면발광 디스플레이
JP2009164101A (ja) バックライト
KR20090060936A (ko) 백라이트부
US11693273B2 (en) Light source module and display device
US9921360B2 (en) Illumination device and display device
US20010009474A1 (en) Optical path changing polarizer
KR101759556B1 (ko) 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치
JP4755165B2 (ja) バックライトモジュール
KR20090126719A (ko) 광학 부재, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 표시장치
US20150098249A1 (en) Guide plate and backlight assembly including the same
US20170059764A1 (en) Light guide plate, backlight unit and display device
KR101929378B1 (ko) 액정표시장치
KR20120068498A (ko) 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치
KR20180010303A (ko) 도광판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 이들을 포함하는 액정표시장치
KR102030412B1 (ko) 라운드 다각패턴을 가진 도광판 및 이를 구비한 액정표시소자

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2019101000111; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20190114

Effective date: 20200128