KR20110082679A - 도광판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 V-프리즘 정반사 패턴 도광판에서 특히 점광원을 사용할때 강하게 나타나는 휘선을 적정한 곡면형태 프리즘을 사용하여 균일하고 제한적인 분산광으로 품위 및 휘도를 높인다.

Description

도광판 {light guide panel}

액정표시장치(LCD)의 백라이트 부분인 도광판의 광원은 CCFL에서 LED로, 즉 선광원에서 점광원으로 전환되고 있다.

점광원을 사용하는 도광판에서는 선광원 사용시 보다 휘선이 매우 강하게 나타난다. 본 발명은 점광원을 광원으로 하는 도광판에서 휘선을 없애고 균일한 면광원을 만들며 더 나아가 높은 휘도와 광학시트를 절감할 수 있는 구조에 관한 것이다.

도광판의 반사패턴은 반사물질을 도트문양으로 스크린인쇄하거나 미세한 렌즈 형상(도트)을 입광부에서 대광부 방향으로 밀도를 달리 분포하여 확산 반사시켜 일정한 면광원을 출사시킨다. 이 면광원을 확산시트에서 다시 확산시켜 좀더 균일하게하며 가로(V), 세로(H)방향 프리즘 시트에서 집광 및 균일한 광이 되며 최종적으로 보호시트에서 더욱 균일하게 하여 휘도 및 품위를 높인다.

이러한 과정은 백라이트(BLU)에서는 필수, 기본적이며 근간에는 광학시트 절감, 또는 2~3가지 기능을 복합적으로 수행하는 방법으로 광학시트 및 도광판이 개발되고 있다.

도광판의 휘도와 효율은 도트패턴인 확산반사보다 정반사인 프리즘 반사패턴이 좋다. 그러나 프리즘 반사패턴은 점광원 사용시 휘선이 강하게 나타난다. 이를 휘선이 없는 균일한 면광원으로서 휘도와 효율을 높여야 한다. 더 나아가 광학시트 절감 및 높은 휘도를 구현하여야 한다.

점광원을 사용하는 프리즘 반사패턴 도광판에서 상기 목적을 달성하기 위해서는 점광원을 선광원화 하여야 한다. 점광원 사용 도트 반사패턴 도광판(모바일, 노트PC 등)의 광진행구조는 크게 도 1과 같이 입광면(세레션 ; 일차 광분산 역활), 광분산 진행구간(입광면과 화면사이 구간 ; 이차 광분산 역활), 화면구간(광분산 및 면광원으로 출사)으로 나눌 수 있다.

입광면은 도 2와 같이 곡면 또는 프리즘 형태로서 광분산 진행구간에 균일한 점광원을 일부 분산 시키는 역활을 담당하며 도트 반사패턴 도광판에서는 도 3과 같이 광분산 진행구간 및 화면구간에서 다시 확산되어 선광원화되어 출사한다.

프리즘 반사패턴 도광판에서는 도 4와 같이 화면구간에서는 확산 될 수 없어 광분산 진행구간에서만 도트 및 프리즘 형상등으로 확산시키며 화면구간 상면에서도 프리즘 형상을 연장하여 확산 및 광의 출사 양을 증가 시킨다. 이때 광의 분산 균일도(휘선 제거)는 프리즘 형상의 꼭지각 크기, 도트의 밀도로 조절하는 것이 지금까지의 주된 방식이다. 꼭지각의 크기가 과도하게 작으면 광의 분산각이 크게되고, 도트 또한 분산각이 크므로 분산각이 크면 출사량이 적고 이는 휘도가 낮아진다.

본 발명에서는 이해를 돕기 위하여 우선 도 5와 같이 용어를 정하고 이하 같이 기술한다. 소·중형 LCD에 사용되는 점광원은 side view 형태의 LED를 주로 사용한다.

이의 광폭(앵글)은 x(V), y(H) 방향이 대체로 110°~115° 로서 평면 형태 입광면에 입사된 광의 도광판 내에서의 굴절된 각은(재질 : 폴리카보네이트) 0°~35°로 분포된다(35°~39°에 분포된 광은 매우 미약하다)

이 광을 균등하게 분산하여 선광원화 하면 할수록 좋은 품위의 화면이 되며 분산된 광의 분산각이(105) 적을수록 휘도는 높아지며 V 방향(104) 프리즘 시트 또한 제거된다.

광분산을 위하여 근간에 사용되는 V 프리즘 확산패턴(101) 형태는 입사되는 광의 방향에 따른 분산은 적으며 광의 H 각의 높이에 따른 방향의 분산각은 크다. 그리고 V 반사면이 평면 경면이고 기울기가 모두 같으므로 비슷한 방향으로 분산된 광은 비슷한 높이 광으로 모여 있다. 이를 또다시 분산키 위하여 도광판 하면에 도트를 사용하며 이는 분산각이 커지게 된다.

본 발명에서는 도광판 상면 광진행구간에 설치되는 V 프리즘 형태를 도 6과 같이 곡선 프리즘 형태를 사용하여 기존 보다는 방향, 높이의 변화 폭이 큰 분산공을 만든다.

도광판 하면 광진행구간에 도 7과 같이 R 그루버 확산 패턴(102)을 사용하여 분산량이 크면서도 분산각은 제한되게 설치한다. 또는 휘선을 제거하면서 균등한 분산광을 만들기 위하여 R 그루버 확산 형태를 도 8-A에서 같은 모양, 크기의 R이 만나는 꼭지점의 위치에 따라 a는 꼭지점 접선각이 큰각, b는 접선각이 작은각, c는 a에서 b로 점점 크게 또는 작게 패턴화 할 수 있으며, 이때 도 8-B와 같이 V 형태 + R 형태의 그루버 확산 패턴이 가장 이상적으로 패턴화 할 수 있다.

도광판 바닥면 화면구간에 설치되는 정반사형 프리즘 반사패턴(107)은 도 9와 같은 단면으로 설치한다. 도 9-A의 돌출 형상은 사출 성형시 유리하고, 도 9-B는 같은 구조에 반대인 오목 형상은 열전사 등에서 제작이 용이하다. 이때 곡면은 안쪽이든 바깥쪽이든 역활은 같다.

도 9에서 각 a는 기존에서는 70° 전후가 주로 사용된다. 이는 도 10과 같이 반사패턴에서 정반사 되지 못하고 투과된 광이 반사시트에서 재반사 되어 70° 면에 입사될 때 높은 H각(106)을 갖기 위하여 사용되며, 또한 사출성형시 성형성(전사성)을 높이기 위하여 사용되나 대체로 이면은 사출물 흐름의 반대 방향으로서 성형성에 영향이 크지 않다. 실제 제품 제작시 70° 전후각의 ±5° 변화는 휘도 및 성형성에 크게 변화가 없었다.

본 발명은 a각을 45°±5°로 설치하며 이는 도 11과 같이 앞 패턴에서 투과된 광이 직접 또는 반사시트에서 반사되어 45° 면에 입사될 때 기존과 반대로 오히려 낮게 굴절되어 다음 패턴에서 정반사되어 출사하는 방식으로 휘도가 높다.

광은 진행 거리가 짧을수록 반사, 굴절, 특히 투과되는 회수가 적을수록, 수직에 가깝게 출사 될수록 휘도는 높아진다. 도 9의 c~b각은 일반적으로 프리즘 직선면으로 25° 전후의 각이 사용된다.

본 발명에서는 꼭지점의 접선각 c는 9±3°, 곡면 프리즘 끝점 접선각 b는 30±3°를 사용한다. 이는 수광 영역이 크며, 사출 성형성이 좋다. 정반사시 H각이 크며, 출사 가능한 H각의 반사 영역이 넓어 또다른 광의 분산 효과가 있으며, 일반 프리즘 정반사패턴의 눈부심 및 쏠림 현상이 제거 된다. 등의 이점이 있으며 휘도가 매우 높아진다.

이상과 같이 본 발명에서는 기존과 같이 균일한 광의 분산으로 휘선을 해결하고서도 광의 분산 및 집광효율이 더욱 우수한 패턴으로 휘도 및 전사성(사출 성형성)이 매우 좋다. 나아가 더욱 세밀한 패턴 조정 및 금형 가공으로 V 프리즘 시트를 제거할 수 있다.

이때 시트 제거에 의한 휘도의 증가, 상품성 증가, 원가 절감, 조립공정 축소 등의 생산비 절감, 박형 등의 장점이 있다.

도 1은 도트 반사패턴 도광판 전체 구성도이다.
도 2는 입광면 세레션 평면도이다.
도 3은 도트 반사패턴 광 확산도이다.
도 4는 도트+프리즘 반사패턴 도광판 전체 구성도이다.
도 5는 프리즘 반사패턴 도광판 용어해석 및 전체 구성도이다.
도 6은 곡면형 프리즘 형태 단면도이다.
도 7은 R 그루버 확산패턴 배치 해석 도광판 하면 평면 및 단면도이다.
도 8은 R 그루버 확산패턴 및 V+R 형태 그루버 확산패턴의 변화 패턴화시 단면도이다.
도 9는 반곡면 형태 정반사 프리즘 반사패턴 단면도이다.
도 10은 광 진행도이다.
도 11은 광 진행도이다.
도 12는 곡면형 V 프리즘 패턴 배치도이다.
도 13은 확산패턴 길이 조정시 배치도이다.

도 12와 같이 도광판 상면 광분산 진행구간에 도 6과 같이 곡면형 V 프리즘 형상을 V 방향으로 설치하고 도광판 하면 광분산 진행구간의 화면구간 쪽 일부분에도 같은 방법으로 설치(108)한다. 그 나머지 부분에는 도 8의 V+R 그루버 확산패턴을 V 방향으로 설치(109)한다. 화면부의 프리즘 정반사패턴은 도 9에서 a=45°, b=30°, c=10°의 반곡면 프리즘 정반사패턴을 설치한다. 이때 반곡면형, 곡면형 V 프리즘, 및 V+R 그루버 확산패턴의 R 및 V각은 도광판의 두께, 길이, LED 간격, 광분산 진행구간의 길이 등의 영향으로 최적의 각은 변화된다.

실시예 1에서 도 13과 같이 곡면형 V 프리즘(상면), V+R 그루버 확산패턴(하면)의 길이를 조절하여 광 균일도를 조정할 수 있다.

실시예 1에서 도 8과 같이 패턴의 높이를 점점 작게 또는 크게 할 수 있으며, 같은 크기 패턴의 간격을 점점 좁게, 넓게하여 광 균일도를 세밀히 조정할 수 있다.

실시예 2와 3을 병행하여 설치한다.

Claims (9)

1. LCD 도광판 화면부 바닥면에 입광부에서 대광부 방향과 교차되는 방향으로 화면부 세로 길이로 다수개 설치되는 돌출 V 형상 프리즘 정반사패턴에서 V 형상이 입광부 방향 V 한쪽면과 V 꼭지점에서 수직되는 면과의 만나는 각이 45°±5°이며, 대광부 방향 V 한쪽면이 평면이 아닌 곡면으로서 V 꼭지점에서 수평면과의 접선각이 9°±3°이며 도광판 바닥 평면과 만나는 곡면 끝점의 접선각이 30°±3°인 형상의(반곡면 프리즘) 정반사 프리즘 반사패턴이 설치되는 도광판.
2. 제 1항에서 정반사 프리즘 반사패턴이 입광부에서는 그 간격이 넓게 대광부로 갈수록 간격이 좁아지게 설치되는 도광판.
3. 제 2항에서 각각의 패턴이 다수개로 나누어져 패턴 전체가 격자 무늬로 설치되는 도광판.
4. V 프리즘 그루버 형태 프리즘 단면에서 직선이 곡선으로 변형된 프리즘 형상인 곡면형 프리즘 패턴으로서 도광판 상면의 입광부에서 대광부 방향으로 입광면과 화면사이 구간을 길이로 곡면형 프리즘 형태가 연결되게 설치된 도광판.
5. 도광판 바닥면에서 입광면과 화면사이 구간의 화면쪽 일부 구간에 제 4항의 형태와 방향이 같게 설치된 도광판.
6. V 프리즘 형태 단면에서 V 일부분에 내접하는 원으로 윗부분은 V, 아래는 곡면으로 V와 R을 합한 형상인 하부 곡면형 프리즘 패턴을 도광판 하면 입광면과 화면사이 구간에서 제 5항이 설치되고 남은 구간에 같은 방향으로 연결되어 설치된 도광판.
7. 제 4항 , 제 6항에서 광의 균일한 분산을 목적으로 패턴의 길이를 길게 또는 작게하여 광의 분산을 조절하는 도광판.
8. 제 4항, 제 6항에서 연결되지 않은 각각 동일한 크기, 형태의 패턴으로서 그 간격을 점점 크게 또는 작게하여 광의 분산을 조정하는 도광판
9. 제 4항, 제 6항에서 높이만 다른 연결된 동일 형태의 패턴으로서 그 높이를 점점 크게 또는 작게하여 광의 분산을 조정하는 도광판.
   

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