KR940004305B1 - 고휘도를 갖는 면광원장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고휘도를 갖는 면광원장치

제1도는 본 발명에 관련된 면광원장치의 개략 구조도.

제2도는 본 발명의 주요부에 의한 광 굴절효과를 나타내는 부분 확대도.

제3도는 종래의 면광원장치 구조를 나타내는 도면.

제3a도는 개략 구조도.

제3b도는 부분 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 도광체 2 : 반사층

4 : 냉음극선관, 5a-5n : 굴절입자

L : 빛 1a : 출사면

본 발명은 면광원장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시소자의 백라이트 혹은 대형 전광판의 광소자 등에 사용 가능할 정도로 고휘도를 갖는 면광원장치에 관한 것이다.

액정표시소자의 백라이트는 냉음극선관에서 나오는 빛을 리플렉터로 반사시킴과 동시에 상기 빛의 반사경로에 유백색의 산광판을 배치해서, 국부적으로 균일한 조도를 갖는 빛이 상기 액정표시소자로 비춰지게 한 구성이 보편적으로 사용되고 있다.

그러나 이 방식은 백라이트의 두께를 얇게 할 수 없는 단점이 있기 때문에, 최근에는 냉음극선관을 평판상 투명 도광체의 적어도 일측방에 나란히 배치시켜서 냉음극관의 두께 정도를 줄일 수 있게 한 면광원장치를 사용하는 추세에 있다.

제3도는 액정표시소자용 면광원장치의 대표적인 종래 구조를 나타내는 도면이다.

제3a도에 나타낸 바와 같이 통사의 투명 아크릴로 만들어진 도광체(1)의 밑면에는 금속증착에 의한 반사층(2)이 형성되어 있고, 또 이 반사층(2)의 반대측으로 되는 도광체(1)의 상면에 산광판(3)이 부착됨과 아울러 냉음극관(4)은 상기 도광체(1)의 일측방 또는 양측방에 배치된 구조로 되어 있다.

이와 같은 종래의 면광원장치에서, 도광체(1)로 입사된 빛(L)은 투명 아크릴 굴절율(1.48-1.52)에 의해 반사층(2)으로 인도되고, 이 반사층(2)에서 광로 변환한 다음에 산광판 (3)을 통과하면서 광 확산된다.

빛(L)의 굴절은 매질의 굴절 임계각θ_C=Sin^-1n₁/n₂(식에서 n₁은 공기의 굴절율, n₂는 매질의 굴절율임)로 표시되는데, 상기 종래의 면광원장치에서 빛(L)의 굴절경로를 살펴보면, 제3b도에 도시한 바와 같이, 도광체(1)의 반사층(2)에서 대향방향의 산광판(3)으로 입사되는 빛(L)의 입사각θ₀이, 상기 도광체(1)의 임계값 θ_C보다 작은 입사광은, 산광판(3)으로 입사될 때, 일부만이 통과하고, 많은 량의 빛(L)은 도광체(1)의 출사면(1a)을 타고 다른 경로로 나가 버리게 된다.

그 결과로 산광판(3)을 통해 외부로 출사되는 빛(L)의 양이 적어져서 휘도가 극히 낮은 단점이 있다.

빛(L)의 이용률 저하는 면광원장치의 휘도 저하로 직결되고, 이를 보상하려면 램프의 밝기를 높여야 하므로 전력 소비가 심하게 되어 바람직하지 않게 된다.

본 발명자는 상술한 바와 같은 광효율의 저하문제를 해결하기 위하여, 냉음극관(4)에서 출사되는 빛(L)이 산광판(3)을 통과하게 되는 경로를 예의 관찰한 결과, 상기 산광판(3)을 통과하는 빛(L)의 입사각 θ₀이 상기 산광판(3)과 접촉된 도광체(1)의 출사면(1a)에 대하여 수직으로 되는 법선(K)쪽에 집광하여 출사하게 됨을 알 수 있다(약 ±35℃). 즉 LCD 모듈에 입사하는 빛이 수직 성분을 갖고 있음으로 해서 화면의 밝기가 향상되는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 종래의 면광원장치에서 볼 수 있는 휘도 저하를 해결하기 위하여, 빛의 이용 효율을 향상시켜서 고휘도를 갖는 면광원장치를 제공함에 있다.

상기 목적에 따라 본 발명은 도광체의 밑면에 반사층이 형성되고, 상기 도광체의 적어도 일측방에 램프가 배치된 면광원장치에 있어서, 상기 도광체보다 고굴절율을 갖는 투명소재를 피라미드형의 굴절입자로 형성하고, 이 굴절입자의 꼭지점이 상기 도광체의 내측으로 향하도록 상기 도광체의 반사층 대향면에 연속 배열함으로써, 도광체의 밑면 반사층에서 반사되는 빛과 도광체내의 전반사되는 빛들이 법선과 ±35℃ 이내의 각도로 굴절되게 함은 물론 광의 반사 손실이 가장 작은 계면반사 특성을 이용하여 고휘도를 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 도광체가 투명아크릴인 경우에는 굴절입자로서 유리 또는 석영이 적용된다.

또한, 피라미드형으로 된 굴접입자의 꼭지점 각도를 냉음극관에 가까울 수록 넓게 하거나 혹은 입자의 분포밀도를 변화시키는 도광체의 출사면을 통한 휘도의 균일화를 더욱 효과적으로 도모할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 관련된 면광원장치의 구조를 나타내는 단면도로서, 제3도와 동일한 부분은 설명의 편의상 동일부호로 표기하고 있다.

투명 아크릴로 만들어진 도광체(1)의 밑면에는 반사층(2)이 부착되고, 또 이 반사층(2)의 반대측으로 되는 도광체(1)의 출사면(1a)에 피라미드형으로 성형된 굴절입자(5a-5n)를, 그 꼭지점이 상기 반사층(2)을 향하게 무수히 연속 배열하여 상기 도광체(1)와 일체로 되도록 매립 설치하여 놓는다.

또 본 발명에서 반사층(2)은 Ag, Au, Al 등의 고반사금속 또는 Tio2를 전체면 혹은 필요한 부분에만 도핑하여 형성하고 있다.

상기한 본 발명에서 냉음극관(4)의 빛(L)은 도광체(1)로 입사되어 상기 도광체(1)의 고유굴절율에 의해 굴절되고, 반사층(2)에서 반사되어 출사면(1a)에 대해 일정각도로 입사되는데, 이 과정에서 빛(L)은 굴절입자(5a-5n)와 만나게 된다.

굴절입자(5a-5n)의 빗금면은 빛(L)에 대하여 반사면을 제공하므로 입사된 빛(L)은 제2도의 도시와 같은 굴절에 의해 약 ±30도 이내의 입사각θ_C로 변환된다.

따라서 본 발명에 의하면, 출사면(1a)에서의 빛(L)의 손실이 없게 되어 휘도를 현저하게 향상시킬 수 있는 것이다.

상술한 본 발명에서 굴절입자(5a-5n)는 각각의 꼭지점 각도가 동일한 형태로 성형되어도 소기의 휘도향상효과를 얻을 수 있지만. 보다 나은 광 효율을 고려하면 냉음극관(40)에서 가까운쪽 굴절입자(5a)의 꼭지점 각도(θ₁)가 그 보다 먼쪽 굴절입자(5n)의 꼭지점 각도(θ_n)보다 커지게 설정하여 놓는 것이 좋다.

이와 같은 구성에 의하면 냉음극관(4)에서 멀어질수록 굴절입자의 높이가 높아지게 되어 냉음극관(4)에 인접하는 부분보다 더욱 많은 량의 빛(L)이 조사 굴절되므로 거리에 따른 휘도의 불균일을 해소시킬 수 있기 때문이다.

마찬가지로 상기 굴절입자(5a-5n)의 분포밀도를, 상기 냉음극관(4)에서 멀어질수록 치밀하게 해도 동등하게 휘도가 균일하게 되는 효과를 나타낼 수 있다.

본 발명에 관련된 면광원장치의 휘도는 높은 부분이 6000cd/m₂로, 또 가장 낮은 부분은 3000cd/m₂로 나타났으며, 전체적인 휘도 분포상태는 양호한 것으로 측정되었다.

이상과 같이 본 발명은 종래의 면광원장치에 비해 현저하게 휘도를 향상시킬 수 있는 장점을 갖추고 있다. 따라서 본 발명에 관련된 면광원장치는 전력소모에 비해 대단히 밝은 표시를 할 수 있기 때문에 대형 전광판용 소자나 액정표시소자의 백라이트에 효과적으로 적용될 수 있는 것이다.

게다가 굴절입자의 꼭지점 각도를 차례로 변화시켜 배치하거나 또는 굴절입자의 분포를 변화시켜 배치하면, 도광체의 출사면에서 보는 빛의 휘도가 균일하게 되어 종래의 면광원장치에 필수적인 산광판을 생략할 수 있는 또 다른 장점도 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 도광체(1)의 밑면에 반사층(2)이 형성되고, 상기 도광체(1)의 적어도 일측방에 냉음극관(4)이 배치된 면광원장치에 있어서, 상기 도광체(1)보다 고굴절율을 갖는 투명소재를 피라미트형의 굴절입자(5a-5n)로 형성하고, 이들 굴절입자(5a-5n)의 각 꼭지점이 상기 도광체(1)의 내측으로 하향되도록 상기 도광체(1)의 반사층(2) 대향면에 연속 배열시켜서 상기 도광체(1)의 밑면 반사층(2)에서 반사되는 빛(L)이 상기 굴절입자(5a-5n)에 의해 도광체(1)의 출사면(1a)과 수직을 이루는 법선(K)에 집광시키고 상기 굴절입자(5a-5n)에 입사한 빛을 손실이 가장 적은 계면반사를 이용함에 따라 고휘도를 갖는 면광원장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 도광체(1)는 투명아크릴이고, 상기 굴절입자(5a-5n)는 유리나 석영 또는 고굴절 재질로 되어 있음을 특징으로 하는 고휘도를 갖는 면광원장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 굴절입자(5a-5n)의 꼭지점 각도가 상기 냉음극관(4)에 인접하는 것일수록 넓게 설정되어 있음을 특징으로 하는 고휘도를 갖는 면광원장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 굴절입자(5a-5n)의 분포밀도가 상기 냉음극관(4)에서 멀어질수록 치밀하게 되어 있음을 특징으로 하는 고휘도를 갖는 면광원장치.