KR100567400B1 - 광섬유 도광시트 및 이를 이용한 백라이트 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 광섬유 도광시트 및 이를 이용한 백라이트 유니트에 관한 것이다.

이는 특히, 도광시트(200)와, 상기 도광시트의 일면 또는 양면에 선택적으로 형성되어 이에 대응되는 위치에 적층되는 확산시트(300)와, 상기 확산시트의 일면에 적층되는 보호시트(100a)와, 도광시트에 광원을 제공하는 램프(210)를 포함하는 백라이트 유니트에 있어서; 상기 도광시트는, 광섬유사(110)를 위사(130a)와 경사(130b)로 평직하여 소정면적의 평면시트(120)를 형성하고, 이의 상하부면중 하나 이상의 면에 일정간격을 두고 연속적으로 형성되는 돌출부(150)에 코어가 노출되도록 다이아몬드 절삭 및 연마기로 절삭 및 연마하여 평면시트(120)의 수평면상에 연속되는 광섬유사 단면으로 이루어지는 발광면(140)을 형성하여 평면시트에 격자형의 셀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에의하여, 고선명, 고광도, 정밀영상을 표출할 수 있도록 함은 물론 대형멀티영상에서 광고 및 뉴스보드등 동적 영상정보를 구현하는 전광판에 이르기까지 적용할 수 있도록 하는 것이다.

확산시트, 도광시트, 백라이트, 램프, 발광면

Description

광섬유 도광시트 및 이를 이용한 백라이트 유니트{A lightguide sheet using optical fiber and back light unit using this one}

도1은 종래의 백라이트 유니트를 도시한 분해도

도2는 본 발명에 따른 백라이트 유니트가 장착된 LCD패널을 도시한 사시도

도3a,b는 각각 본 발명에 따른 백라이트 유니트를 도시한 단면도.

도4는 본 발명에 따른 백라이트 유니트를 도시한 분해도

도5는 본 발명에 따른 도광시트의 램프연결상태를 도시한 사시도

도6은 본 발명에 따른 도광시트의 제조공정을 도시한 순서도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...반사시트 200...도광시트

210...램프 300...확산시트

400...백라이트유니트 600...패널

본 발명은 광섬유 도광시트 및 이를 이용한 백라이트 유니트에 관한 것으로서 보다 상세하게로는, 램프가 연결되며 광섬유가 위,경사인 평직사로 이루어진 평 면시트에 다수의 발광면이 형성되는 도광시트 및, 상기 도광시트에 형성되는 발광면에 대응토록 그 일면에 적층되는 확산시트를 포함하는 구성으로 고선명, 고광도, 정밀영상을 표출할 수 있도록 하는 광섬유 도광시트 및 이를 이용한 백라이트 유니트에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이장치란, TV나 컴퓨터용 모니터, 혹은 노트북 컴퓨터의 액정 등을 통틀어 일컫는 말로써 이에는 크게 CRT패널과 LCD패널 등이 채용되어 사용된다.

상기 CRT패널은, 음극선관을 사용해서 영상신호의 세기에 따라 각기 다른 양의 전자빔이 CRT패널의 표면에 입혀진 단색 또는 R.G.B(Red, Green, Blue)의 형광물질을 타격하여 각기 다른 밝기나 색깔의 빛을 내게 만드는 원리를 이용한 것으로써, 가격이나 표시 성능 면에서는 경제적이며 우수하기 때문에 널리 사용되나 그 부피가 크다는 단점을 갖는다.

또한 LCD패널은, 일정한 전압을 가하면 액정의 분자배열이 흐트러져서 빛을 통과하지 못하게 하는 원리를 이용한 것으로써, CRT패널에 비해 가격이 비싸다는 단점은 있으나 얇게 제조할 수 있어 중량이 적게 나갈 뿐만 아니라 평면화가 쉽다는 장점은 있다.

이중 LCD패널을 갖는 디스플레이장치를 구체적으로 설명하면, LCD패널은 그 자체적으로 빛을 발산하지 못하고 빛의 투과율을 조절하는 방식을 사용하고 있는바, LCD패널에 소정의 화상을 형성하려면 LCD패널로 빛을 투사하는 광원인 백라이트 유니트(Back-light unit)가 필요하다.

그리고, 상기 백라이트 유니트는, 광원을 LCD패널의 평면 일측에 배치하여 LCD패널의 전면을 직접조광하는 직하 방식과, 패널의 일측면 또는 다수의 측면에 선광원을 배치시켜 도광시트및 반사시트등에 광선을 반사/확산하는 에지(edge) 방식으로 나뉘어진다.

현재 노트북컴퓨터등과 같은 전자기기에서는 주로 후자인 에지방식을 채용하고 있다.

그러나, 상기와 같은 에지방식의 백라이트 유니트는, 직하 방식의 백라이트 유니트에 비해 그 휘도가 떨어지고, 이를 보상하기 위해 백라이트유니트에 두 장의 프리즘시트를 중첩하게 배치함으로써 LCD패널을 향해 빛을 수직방향으로 집광하는 방법을 사용한다.

이와같은 백라이트 유니트는 도1에서와 같이, 지지프레임의 내에 마련된 도광판(13)과, 도광판(13)의 하부에 도광판(13)의 면적과 거의 동일하게 배치되어 도광판(13)의 하부로 빛이 누출되는 것을 방지하는 반사시트(17)와, 도광판(13)의 상부에 배치되어 빛을 균일하게 확산시키는 확산시트(19)와, 확산시트(19)의 상부에 중첩 배치되는 한 쌍의 프리즘시트(14)와, 상기 프리즘시트(14)의 상부에 마련되는 보호시트(15)로서 이루어 진다.

또한, 상기 도광판(13)의 일단에는 빛을 발산하는 광원인 램프(15)가 장착되며, 상기 프리즘시트(14)의 판면에는 확산시트(19)에 의해 확산된 빛을 집광시키기 위해 각각 삼각형 모양의 선형프리즘이 연속적으로 형성되면서 그 방향이 서로 수직되게 배치되어 서로 다른 방향의 빛을 집광한다.

그러나, 상기의 구조를 갖는 백라이트 유니트는, 복수의 시트를 상호 겹쳐 백라이트 유니트를 제조하고 있는 바 그 구조가 상당히 복잡하고, 램프의 조도를 그대로 전달되지 못하여 필요로 하는 휘도를 얻을수 없는 것이다.

또한, 비교적 단가가 높은 프리즘시트를 한 쌍으로 마련해야 하므로 백라이트 유니트의 생산 단가가 높고 조립과정이 복잡하여 그 생산효율이 현저히 저하되는 문제점이 있다.

이를 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 고선명, 고광도, 정밀영상을 표출할 수 있도록 하고, 여러 형식의 광학영상장치에서 방출되는 빛의 광도를 최대한 흡광할 수 있도록 하여 정밀하게 디스플레이 하며, 백라이트의 부품을 최소화 하여 그 두께를 최소화 시킴은 물론 원가를 절감하도록 하는 광섬유 도광시트 및 이를 이용한 백라이트 유니트를 제공하는데 있다.

상기 목적들을 달성하기 위해, 광섬유사를 위사와 경사로 평직하는 평면시트의 교차하는 돌출부 최상측을 절삭하여 평면상에 다수의 발광면을 형성하는 구성으로 이루어 진 광섬유 도광시트가 제공된다.

또한 본 발명은, 단색또는 컬러를 갖는 복수의 램프가 일체로 광섬유사에 연결되며, 광섬유가 위사와 경사로 평직사로 그 일면에 다수의 발광면이 형성되는 도광시트;및,

상기 도광시트의 일측에 발광면에 대응하여 빛을 확산시키도록 적층되는 확 산시트를 포함하는 광섬유 도광시트를 이용한 백라이트 유니트가 제공된다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2 및 도3에서 도시한 바와같이 본 발명은 백라이트 유니트(400)는, 도광시트(200)및 상부면의 적어도 일면에 적층되는 확산시트(300)로서 이루어져 노트북이나 모니터등의 구성하는 하드웨어(500)의 케이스(700)의 내측에 패널(600)을 개재하여 설치된다.

또한 도4및 도5에서와 같이 본 발명의 도광시트(200)는, 코어(110a)의 외측에 클래드(110b)가 적층되는 광섬유사(110)를 위사(130a)및 경사(130b)로 하여 평직하는 평면시트(120)를 형성한다.

이때, 상기 평면시트(120)의 상하부면에 돌출토록 되는 돌출부(150)의 최상단을 절삭하여 발광면(140)을 형성하고, 상기 발광면(140)은, 상기 평면시트(120)의 상하부면중 적어도 하나 이상의 면에 일정간격을 두고 연속적으로 형성되어 평면시트(120)의 상하부면에 격자상의 셀을 형성하여 하나의 도광시트(200)를 형성하도록 한다.

그리고, 상기 도광시트(200)에 형성되는 발광면(140)은, 코어(110a)가 노출되도록 광섬유사(110)를 절삭및 연마하여 수평면상에 연속되는 광섬유 단면을 갖도록 한다.

상기와 같은 도광시트(200)를 이용한 본 발명의 구성은, 도2에서와 같이 본체(500)에 연결되는 케이스(700)의 내측에 백라이트유니트(400)와 패널(600)이 설 치된다.

또한, 상기 백라이트유니트(400)의 일측에 보호시트(100a)가 적층된다.

그리고, 상기 도광시트(200)의 양단부 적어도 일측에는 빛을 발산하는 광원인 램프(210)가 설치되고, 상기 램프(210)는, 그 외측을 커버링하여 빛의 손실을 방지토록 반사캡(미도시)이 외측에 장착되어도 좋다.

또한, 백라이트 유니트(400)는, 95% 이상의 반사율을 갖도록 형성되는 반사시트(100)의 상측에 도광시트(200)를 정첩하고, 그 상측에 위사와 경사로 이루어진 교차등곡선의 단면을 마이크로갭하며, 상기 마이크로갭의 상측에 확산시트를 경첩하고, 그 일측에 램프가 수용된다.

계속하여, 상기 도광시트(200)의 측면에 설치되는 램프(210)는, LED, CCFL에서 선택되고, LED는 3000cd/㎡ 이상의 화이트계열 고휘도 램프가 채용되며, CCFL은 빛의 최종밝기가 200~800 cd/㎡ 가 요구되는 램프가 적용된다.

더하여, 상기 램프(210)는, 도광시트의 가로, 세로 방향중 한방향 선상의 단부를 응접하여 접속하거나, 도광시트의 단일방향 단부를 응집하여 접속하여도 좋다.

또한, 상기 램프(210)는, 단색 또는 R.G.B(Red, Green, Blue)의 광원을 갖도록 하고, R.G.B의 광원을 갖도록 할 경우 각각의 개체 광섬유사(110)에 R.G.B의 광원을 갖는 램프(210)를 각각 연결하여 다양한 색상을 구현토록 설치된다.

그리고, 상기 확산시트(300)는, 빛을 균일하게 분사토록 설치된다.

한편, 상기 도광시트(200)는, 발광면(140)이 상하면에 격자상의 셀을 형성하 도록 수평면상에 일정간격으로 다수개 형성되고, 상기 발광면(140)에 의한 빛을 확산시키도록 도광시트(200)의 양면에 확산시트(300)가 각각 적층되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명은, 광섬유를 이용하는 도광판을 사용하여 빛의 손실을 최소화 하여 별도의 프리즘시트와 램프(210)의 빛을 반사시키는 반사판이 불필요함을 먼저 상기시키고자 한다.

그리고, 본 발명의 동작은, 램프(210)가 발광하면 램프(210)로부터의 빛이 도광시트(200)의 각각 광섬유사(110)에 투사되어 빛의 손실없이 발광토록 되고, 이때 상기 도광시트(200)의 판면을 따라 진행하면서 반사 및 산란에 의해 빛의 대분분이 손실없이 도광시트(200)의 상부에 있는 확산시트(300)로 향한다.

그리고, 상기 램프(200)로부터 방출되는 빛은 도광시트(200)을 통해 확산시트(300)로 확산된 빛은 확산시트(300)를 거치면서 균일하게 확산된 후 패널(600)로 입사시키고, 이때, 상기 패널(600)로 입사된 빛에 의해 화상을 볼 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 백라이트 유니트는, PDA용 LCD, 노트북 LCD, 모니터용 LCD로 적용할수 있으며, 적용상태에 따라 각각에서 원하는 조도를 발휘할수 있도록 PDA용 LCD에서는 3000cd/㎡ 이상의 고휘도 LED램프를 채용하고, 노트북 LCD에서는 최종밝기가 450~500cd/㎡ 인 CCFL을, 모니터용 LCD에서는 최종밝기가 700~800cd/㎡ 인 CCFL을 사용한다.

더하여, 상기 도광시트(200)는, 그 상하부면에 격자상의 셀을 형성하는 발광 면(140)이 각각 형성되어 그 일측에 확산시트(300)를 각각 적층하면 하나의 신호에 의해 데이터를 양면에 표시할수 있도록 된다.

그리고, 상기 도광시트(200)에 연결되는 램프(210)는, 단색 또는 R.G.B(Red, Green, Blue)의 광원을 갖도록 하고, R.G.B의 광원을 갖도록 할 경우 각각의 개체 광섬유사(110)에 R.G.B의 광원을 갖는 램프(210)를 각각 연결하여 다양한 색상을 구현토록 한다.

한편, 상기와 같은 광섬유 도광시트의 제조방법은 도6에서와 같이, 먼저 코어(110a)와 그 외측에 클래드(110b)가 코팅되는 광섬유사(110)를 준비한후 이를 위사와 경사로 하여 평직으로 직조한다.

이때, 상기 평면시트(120)는, 0.012mm~0.25mm의 직경을 갖는 광섬유사(110)를 위사와 경사로 섬유제직기에 의해 한올씩 번갈아 상하로 부침하면서 교차하는 평직으로 제직하고, 상기 위사와 경사가 정첩되는 간격이 0.15㎜ 이하가 되도록 한다.

그리고, 상기 광섬유사(200a)는, 클래드층(110b)의 외측면에 자외선코팅제(미도시)가 더 코팅되어도 좋으며, 유리광섬유나 플라스틱 광섬유에서 선택적으로 사용된다.

또한, 상기 플라스틱 광섬유의 경우, 고순도 아크릴 레진(PMMA : Polymethyl

methacrylate)으로 된 Core와 특수 불소 폴리머(F-PMMA : Fluorine Polymethyl methacrylate)로 만들어진 얇은 Clad층으로 구성되며, 클래드층은 코어층의 약 2% 정도이다.

계속하여, 상기와 같은 구성으로 이루어진 평직상태의 평면시트(120)를 상면이 평반상태인 베이스(베이스)의 상면에 균일하게 지지한다.

이때, 상기 평면시트(120)는, 베이스의 저면에서 끌어 당기도록 하는 진공압력에 의해 균일하게 펴진상태로 지지된다.

그리고, 상기 베이스에 의해 지지되는 평면시트(120)의 상면을 절단및 연삭한다.

이때, 상기 절단및 연마작업은 평직시 평면시트(120)의 상면으로 돌출되는 돌출부(150)의 최상단에 만 선택적으로 행하여 지며, 상기 작업은 광섬유사(110)의 코어(110a) 외부를 감싸는 클래드층(110b)에 만 수행되어 이를 통한 빛을 발산이 가능토록 된다.

그리고, 상기 절단및 연마작업은, 다이아몬드 절삭및 연마기에 의해 수행되며, 클래트층(110b)의 절삭및 연마작업은 연마기의 회전수 이동속도등의 조절에 의해 가능하다.

또한, 정밀가공된 절단면인 발광면(140)에 UV필름을 고주파기를 사용하여 부착함으로서 외부에서 반사되는 빛과 열을 일정하게 차단하고 영상을 표출하였을때 가시각도를 높이도록 한다.

그리고, 상기 평면시트(120)에 형성되는 발광면(140)은, 사용상태에 따라 상기 평면시트(120)의 상면및 배면중 적어도 일면에 형성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 도광시트의 제조방법을 설명한다.

도6에서와 같이, 광섬유사(110)를 위사와 경사로 평직으로 직조하여 평면시 트(120)를 형성하고, 상기 광섬유사(110)는, 그 직경이 0.012mm~0.25mm 정도로 상기 위사와 경사가 정첩되는 간격이 0.15㎜ 이하가 됨으로써 균일하고 조밀한 셀을 형성하게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 평면시트(120)에 발광면(140)을 형성할 경우 선명한 상을 구현하게 된다.

그리고, 상기이 직조된 평면시트(120)는, 베이스의 상면에 진공흡착력에 의해 균일하게 흡착되며, 이때 상기 베이스의 상면은 80~200°정도의 온도가 유지되어 평활도가 균일하게 유지됨은 물론 돌출부(150)의 최상단만이 절삭및 연마토록 된다.

이때, 상기 절단및 연마작업으로 평면시트(120)의 상면으로 돌출되는 돌출부(150)의 최상단에만 발광면(140)이 형성되고, 상기 발광면(140)은 코어(110a)의 최외측면 즉 클래드층(110b) 만이 절삭되는 구성으로 광섬유사(110)의 내측을 반사하면서 진행하는 빛의 발광면(140)에서 발광토록 된다.

또한, 정밀가공된 절단면인 발광면(140)에는 UV필름을 고주파기를 사용하여 부착하여 외부에서 반사되는 빛과 열을 일정하게 차단하고 영상을 표출하였을때 가시각도를 높이도록 한다.

한편, 상기 위사 또는 경사중 어느 하나를 화학섬유로 하여 평면시트를 형성할 경우 이에 발광면을 형성하면 평면시트의 상하면에 상호 엇갈리는 발광면이 형성되는 것이다.

이와같이 본 발명에 의하면, 최소의 두께를 갖으면서도 고선명, 고광도, 정밀영상을 표출할 수 있도록 하여 백라이트의 두께를 최소화 함은 물론 양면에서 화상을 나타낼수 있도록 하는 것이다.

또한, 비용을 현저히 낮추면서도 대형영상매체를 대중적으로 보급 할 수 있고, 전력이 소모되지않고 수명도 반영구적이면서 광원투사영상장비에서 투사되는 빛을 극대적으로 표출하고, 고휘도의 대형영상을 저렴하게 구성할 수 있어 영상매체산업뿐만 아니라 디스플레이 인테리어, 광고현황판, 각종 조형간판, 이동식 광고 이벤트 영상차량, 가정용 및 업소용 대형TV스크린등 응용분야가 광범위하게 사용되는 효과가 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims (9)

1. 코어(110a)의 외측에 클래드(110b)가 적층되고, 0.012mm~0.25mm의 직경을 갖으며, 클래드층(110b)의 외측면에 자외선코팅제가 코팅되는 광섬유사(110)를 위사(130a)와 경사(130b)로 평직하여 소정면적의 평면시트(120)를 형성하고, 이의 상하부면중 하나 이상의 면에 일정간격을 두고 연속적으로 형성되는 돌출부(150)에 코어가 노출되도록 다이아몬드 절삭 및 연마기로 절삭 및 연마하여 평면시트(120)의 수평면상에 연속되는 광섬유사 단면으로 이루어지는 발광면(140)을 형성하여 평면시트에 격자형의 셀을 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 도광시트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 도광시트(200)와, 상기 도광시트의 일면 또는 양면에 선택적으로 형성되어 이에 대응되는 위치에 적층되는 확산시트(300)와, 상기 확산시트의 일면에 적층되는 보호시트(100a)와, 도광시트에 광원을 제공하는 램프(210)를 포함하는 백라이트 유니트에 있어서;

   상기 도광시트는,

   광섬유사(110)를 위사(130a)와 경사(130b)로 평직하여 소정면적의 평면시트(120)를 형성하고, 이의 상하부면중 하나 이상의 면에 일정간격을 두고 연속적으로 형성되는 돌출부(150)에 코어가 노출되도록 다이아몬드 절삭 및 연마기로 절삭 및 연마하여 평면시트(120)의 수평면상에 연속되는 광섬유사 단면으로 이루어지는 발광면(140)을 형성하여 평면시트에 격자형의 셀이 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 도광시트를 이용한 백라이트 유니트.
5. 제4항에 있어서,

   상기 램프(210)는,

   단색 또는 R.G.B의 광원을 갖도록 형성되고, 빛의 손실을 방지하도록 반사캡이 외측에 장착되며, 상기 도광시트(200)의 가로, 세로 방향중 개개의 광섬유사(110)에 R.G.B의 광원이 접하여 접속하여 상기 도광시트의 단부를 단일 방향으로 응집하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 도광시트를 이용한 백라이트 유니트.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제4항에 있어서, 상기 도광시트(200)는, 별도의 확산시트(300)의 적층없이 PMMA로 이루어진 확산제가 발광면(140)의 상측에 코팅되는 것을 특징으로 하는 광섬유 도광시트를 이용한 백라이트 유니트.
9. 삭제

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