KR100373442B1 - 광반사 구조체를 갖는 도광판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비상구 표시장치, 광고 표시판 또는 LCD 용의 후면 도광판의 광원으로 사용하도록 반사성이 뛰어난 광반사 구조체를 갖는 도광판에 관한 것으로, 상기 도광판(2)의 뒷면에 다이아몬드 커팅기에 의해 V형 홈부(10)가 형성되고, 상기 V형 홈부(10)의 내측면에 요철부(17)로 이루어진 특징이 있다.

Description

광반사 구조체를 갖는 도광판{backlight plate having reflection structure}

본 발명은 광반사 구조체를 갖는 도광판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비상구 표시장치, 광고 표시판 또는 LCD 용의 후면 도광판의 광원으로 사용하도록 반사성이 뛰어난 광반사 구조체를 갖는 도광판에 관한 것이다.

일반적으로 LCD용 등에 사용되는 초세관 형광등과 아크릴 수지의 도광판 등으로 구성된 에지 라이트 방식의 평면광원은 초세관 형광등으로 부터 방출되는 광을 아크릴 수지로 되어 있는 도광판 내부로 입사시켜 아크릴 수지의 뒷면에 설치된 광반사 구조체에 광이 반사되어 아크릴 수지의 표면으로 고른광이 방출되는 구조로 되어 있다.

이러한 도광판 방식의 면광원은 아크릴 수지로 되어 있는 도광판의 뒷면에 설치된 광반사 구조체에 의해 그 특성이 크게 좌우된다.

따라서, 종래의 도광판 방식의 면광원을 보면, 반사체로 스크린 인쇄기를 이용하여 dot 형상의 광반사 물질을 코팅하여 이루어진 것이 대부분이며 최근에는 사출방식을 이용하여 광반사 구조체를 금형에 새겨 넣고 이를 이용하여 사출한 결과물을 광반구조체가 형성되도록 하는 방식을 채택하고 있다.

종래의 방식중 인쇄의 방식은 도 1 에 도시된 바와 같이 아크릴 수지 등으로 이루어진 도광판(2)의 측면에서 발광되는 백라이트용 초세관 형광등(4)의 광(8)을 전면으로 반사시키기 위해 도광판(2)의 후면부측에 광(8)을 반사시킬 수 있는 백색의 광반사 구조체(6)가 인쇄된다.

이때에 인쇄되는 백색의 광반사 구조체(6)는 아크릴 수지와 같은 재질이 아니므로 그 계면에서 광 굴절율의 차이가 발생되고, 서로 다른 물질로 인해 광반사 구조체에서 광반사 뿐만 아니라 광 흡수 현상이 발생하여 광 이용율이 매우 낮아지는 단점이 있으나 이러한 인쇄방법은 사출방식에 비해 생산성이 높은 잇점이 있어 많이 사용되고 있다.

또한, 면광원의 다른 방식인 사출 방식은 도광판의 배면에 광반사 구조체가 일체형으로 형성되게 된다.

아크릴 수지 등으로 이루어진 도광판(2)의 뒷면에 측면에서 발광되는 백라이트용 초세관 형광등(4)에서 발산되는 광(8)을 광반사시킬 수 있는 광반사 구조체 홈(10)을 형성시키고 있다.

상기 사출방식으로 형성된 광반사 구조체 홈(10)은, 도광판(2)의 내부로 입사된 광(8)이 광반사 구조체에 도달하면 광반사 구조체의 한쪽 빗면에서 전반사 각도 이내로 입사된 광(8)은 도광판(2)의 전면측 외부로 투과되어 나가고 전반사각을 초과해서 입사되는 광은 광반사 구조체 홈(10)의 한쪽 빗면에서 아크릴 수지 내부로 전반사되게 되고 이 광이 도시된 바와 같이 도광판(2)의 표면으로 방출된다.

이러한 사출방식은 광반사 구조체에서 광흡수가 일어나지 않아 인쇄방식에 비해 광이용 효율이 높은 특징이 있으나, 도광판(2)의 자체에 광반사 구조체 홈(10)을 제작하기 위해서는 고가로 제작되는 별도의 금형을 필요로 한다.

상기의 사출방식에 사용되는 금형은 단시간내에 제작할 수 없을 뿐만 아니라, 통상적으로 한개의 모델을 개발하기 위해 수개월이 소요되기 때문 소비자들의요구에 따른 모델의 다양화에 쉽게 적응할 수 없는 단점을 안고 있다.

또한, 대량 생산적인 측면에서도 인쇄방식에 비해 매우 불리한 점이 있다.

그뿐만 아니라, 인쇄방식 및 사출방식에 의해 제조된 도광판은 도광판의 표면으로 방출되는 광원을 보면 도 1 및 도 2, 도 3 에 도시된 바와 같이, 도광판의 표면에 오른쪽으로 꺾어서 방출되는 것을 볼 수 있다. 이것은 다음과 같은 스넬의 법칙에 따라 밀한 매질인 아크릴 수지에서 소한 매질인 공기층으로 빛이 나올때 굴절각이 작아져 꺽이는 것이다.

단, θ₁은 밀한 매질에 대한 법선과 파벡터 사이의 각

θ₂은 소한 매질에 대한 법선과 파벡터 사이의 각

수학식 1 과 같은 경우 실제로 필요한 광은 도광판 표면에 대해 수직 성분에 해당하는 광이다. 위의 두 방식은 도광판 표면으로 광이 기울어져 방출되므로 별도로 광을 수직한 방향으로 세워주기 위해 확산필름(12)과 프리즘필름(14)을 별도로 도광판 위에 적층시켜 사용해야만하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 창출된 것으로, 그 목적은 비상구 표시장치, 광고 표시판 또는 LCD 용의 후면 도광판의 광원으로사용하도록 반사성이 뛰어난 광반사 구조체를 형성시킬 수 있을 뿐만 아니라, 소비자의 요구에 다양하고 단시간내에 접근할 수 있는 광반사 구조체를 갖는 도광판을 제공함에 있다.

도 1 은 종래의 광반사 구조체를 인쇄기법으로 제조된 상태를 나타내는 도면이다.

도 2 는 종래의 광반사 구조체를 또다른 기법인 사출방식으로 제조된 상태를 나타내는 도면이다.

도 3 은 도 2 의 사출방식에 의해 제조된 광반사 구조체를 나타내는 도면이다.

도 4 은 본 발명의 광반사 구조체를 갖는 도광판을 나타내는 도면이다..

도 5 는 본 발명의 광반사 구조체를 갖는 도광판의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 6 는 본 발명의 광반사 구조체를 갖는 도광판의 V형 홈부의 각도에 관한 반사효과를 나타내는 그래프이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

2: 도광판 10: V형 홈부

11: 요철부

따라서, 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 광반사 구조체를 갖는 도광판을, 도광판의 뒷면에 다이아몬드 커팅기에 의해 V형 홈부가 형성되고, 상기 V형 홈부의 내측면에 요철부가 형성되도록 구성된다.

상기와 같은 본 발명의 광반사 구조체를 갖는 도광판을 첨부된 도면을 참조하여 아래와 같이 상세하게 설명한다.

도 4 은 본 발명의 광반사 구조체를 갖는 도광판을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 광반사 구조체를 갖는 도광판의 변형예를 나타내는 도면이고, 도 6 는 본 발명의 광반사 구조체를 갖는 도광판의 V형 홈부의 각도에 관한 반사효과를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 LCD용이나, 광고판 등에 사용시 화면상태의 밝기를 부여하기 위해 도광판(2)의 뒷면에 광반사 구조체(10)를 형성한다.

상기의 광반사 구조체(10)는 도광판(2)의 뒷면에 다이아몬드 커팅기에 의해 V형 홈부(10)를 형성한다.

상기와 같이 다이아몬드 커팅기로 도광판(2)에 V형 홈부(10)를 형성하면 상기 V형 홈부(10)의 내부측에는 다이아몬드 커팅기에 의해 요철부(17)가 형성된다.

상기 도광판(2)의 뒷면에 형성된 요철부(17)는 도광판(2)의 측면에서 비춰지는 광(8)이 도광판(2)내로 진입하여 상부측의 전면으로 반사된다.

이때에 도광판(2) 내에서 반사되는 광(8)의 반사력을 V형 홈부(10)에 형성된 요철부(17)에 반사되어 도광판(2)의 표면에서 직각적으로 반사시킬 수 있다.

상기의 요철부(17)는 도광판(2)의 내부측으로 비춰지는 광(8)을 수직으로 내비춰지도록 굴절시킨다.

또한, 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 요철부(17)가 형성된 V형 홈부(10)의 각도를 70。∼80。의 기울기를 갖도록 하는 것이 좋으며, 가장 적정한 각도는 75。일때가 가장 양호하다.

본 발명의 V형 홈부(10)를 도광판(2)의 하부측면에 X축뿐만 아니라, Y축까지도 동일한 V형 홈부(10)가 발생된다.

상기 Y축으로 동일한 V형 홈부를 도 5 에 도시된 바와 같이 Y축을 중심으로 해서 양끝단측으로 갈수록 그 간격이 좁아지도록 형성하므로 반사효율을 극대화 시킬 수 있다. 즉, 광원으로 사용되는 초세관 형광등(4)의 표면에서 방출되는 광은 길이방향의 중심부분에서 양끝단측으로 벗어날수록 광원의 세기가 작다.

따라서, 초세관 형광등(4)의 표면에서 방출되는 광으로는 대부분 방출되는 광량은 수직 성분 값이 큰 비율을 차지하지만 수평성분의 광량도 무시할 수 없을 정도의 양을 차지한다.

상기 X축 방향으로 V형 홈부를 형성하면 수평 성분에 해당하는 광의 이용은 용이하지 않게 되므로 광손실이 발생되기 때문에 이를 보상해 주기 위해 Y축 방향으로 V형홈부를 형성한다.

상기 V형 홈부를 X축 방향으로만 형성한 것에 대해서는 X축 방향 및 Y축 방향에 동시에 V형 홈부를 형성하였을 때에는 5% 정도의 휘도가 높은 결과를 나타내었다.

그뿐만 아니라, 도광판의 크기와 두께에 따라서는 10%정도의 휘도가 높은 결과를 보이기도 하는 특징이 있다.

여기서, 요철부(17)에 의해 광산란 효과가 발생되기 때문에 다른 종래의 사출 방식보다 광반사 구조체 보다 반사력이 뛰어난 특징이 있다.

상기 본 발명의 도광판(2)에 형성된 V형 홈부(10)가 X축과 X,Y축에 형성시킨 것의 표 1 과 같이 비교치를 나타내었다.(15인치 크기의 도광판)

	휘도(cd/㎡)	상대치(%)
X축만 가공한 도광판	2090	100.0
X-Y축으로 가공한 도광판	2190	104.8

상기 표 1 에 나타난 바와 같이, Y축에 V형 홈부를 추가로 형성된 것이 X축만으로 이루어진 도광판에 비해 휘도가 4.8% 높은 결과를 얻었다.

또한, 아래의 표 2 에서는 광반사 구조체의 형성 방식에 따라 광특성의 변화를 비교하였다.(15인치 크기의 도광판)

	휘도(cd/㎡)	상대치(%)
인쇄방식에 의한 도광판	1810	100
사출방식에 의한 도광판	1980	109.4
본 발명의 v-커팅방식에 의한 도광판	2190	121

본 발명에 사용한 V-커팅으로 제조된 도광판의 특성은, 인쇄방식에 비해 20%이상 높은 광휘도 특성을 얻었고 사출방식에 비해서는 10%이상 높은 광휘도 특성을얻었다.

따라서, 본 발명의 광반사 구조체를 갖는 도광판은, V커팅방식으로 형성되어 있기 때문에, 전반사에 의해 반사되는 광만을 이용하는 사출 방식에 의한 것과 광반사 물질을 도포함에 따른 광흡수로 광이용 효율이 나아지는 인쇄방식보다도 우수한 광특성을 갖는다.

또한, 본 발명에 의한 도광판은 전반사에 의한 것뿐만 아니라, 요철부에 의해 광산란 효과를 적절히 이용할 수 있도록 약간 거칠기를 갖고 있는 다이아몬드 팁을 이용한 V형 커팅 방식을 사용하고 있다.

상기와 같은 본 발명의 도광판을, 기존의 비상구용 표시 광원으로 사용되었던 것으로, 형광등을 이용하고 있으나, 기존의 형광등은 그 관의 굵기가 굵어 얇은 형태의 비상구 실현이 불가능하고 일정 면적의 비상구 표시면에 대해 한개의 등이 뒤에 설치되므로 비상구 표시면에서의 휘도의 균일도가 매우 낮으며, 또한, 기존의 형광등의 수명이 수천시간 지나지 않고 경시 효과도 크게 나타나므로 광감소 특성이 심하게 나타나 시간 경과에 따른 비상구 표시면의 휘도 불균일 현상이 심화되며 또 열전자의 의한 광방출 원리를 이용하는 형광등이므로 열발생이 많아 비상구 표시면의 황색화 현상이 크게 나타나기도 한다.

기존의 형광등의 전력 소모도 크며 이를 동작하기 위한 안정기도 큰 전력 용량을 감당해야 하므로 전체적으로 전력 손실의 과다와 더불어 열발생이 크게 되는 기존의 문제점을 본 발명에 의한 도광판으로 대체시켜 비상구용의 광원 등으로 사용하면 균일한 비상구 표시면을 실현할 수 있으며 동시에 대단히 얇은 구조의 비상구 장치를 실현할 수 있는 특징이 있다.

또한, 도광판에 사용되는 광원은 냉음극형 초세관 형광등이므로 열의 발생이 극히 적고 사용되는 전력량도 극히 적어 기존 비상구와 같은 황색화 현상 또는 열변형에 의한 기구를 변형 등이 발생하지 않으며 도광판이 사용되는 초세관 형광등의 수명특성이 기존 비상구용 형광등에 비해 대단히 우수하므로 유지보수비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 일측면에 미세형광등을 갖는 광반사 구조체를 갖는 도광판에 있어서,

   상기 도광판(2)의 뒷면에 다이아몬드 커팅기에 의해 V형 홈부(10)가 초세관 형광등에서 멀어지면서 간격이 좁아지게 형성되고, 상기 V형 홈부(10)의 내측면에 빛 산란용 요철부(17)가 형성됨을 특징으로 하는 광반사 구조체를 갖는 도광판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 요철부(17)를 갖는 V형 홈부(10)가 도광판(2)에 X축 및 Y축으로 교차되게 형성됨을 특징으로 하는 광반사 구조체를 갖는 도광판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 V형 홈부가 70。∼80。의 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 광반사 구조체를 갖는 도광판.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 요철부(17)를 갖는 V형 홈부(10)가 Y축의 양끝단측으로 갈수록 좁아지게 형성됨을 특징으로 하는 광반사 구조체를 갖는 도광판.