KR100607090B1 - 도광판 및 이를 사용하는 평판 조명 장치 - Google Patents

도광판 및 이를 사용하는 평판 조명 장치 Download PDF

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Abstract

LCD 등의 평판 표시장치에 사용되는 평판 조명 장치에서 확산판을 통하여 나오는 빛의 세기가 전반적으로 균일하게 분포하도록 구성된 도광판 및 이를 사용하는 평판 조명 장치가 제공된다. 도광판의 밑면 또는 윗면에는 빛의 진행 방향을 바꾸는 미세 프리즘 홀로그램층이 형성되어 있으며, 미세 프리즘 홀로그램층을 이루는 미세 프리즘 홀로그램은 원 또는 다각형의 무늬를 이루며 형성되어 있고, 원 또는 다각형 무늬의 밀도가 전반적으로 상기 광원이 위치하고 있는 쪽은 낮고 광원으로부터 멀어질수록 밀도가 높아지도록 되어 있어서, 상기 도광판의 윗면으로 나오는 빛의 방향은 상도광판의 윗면과 거의 수직한 방향이고 빛의 세기는 전반적으로 균일하게 분포한다.
평판 조명 장치, 도광판, 미세 프리즘 홀로그램, 평판 표시장치

Description

도광판 및 이를 사용하는 평판 조명 장치{light guide plate and plane light source unit using the same}
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 평판 조명 장치의 사시도 및 측면도.
도 2는 제1 실시예에서 사용하는 프리즘판을 도시한 도면.
도 3은 미세 프리즘 홀로그램층을 설명하는 도면.
도 4a 및 도 4b는 2가지 유형의 미세 프리즘 홀로그램층을 예시하는 도면.
도 5는 마스크를 사용하여 홀로그램판을 제조하는 과정을 보이는 도면.
도 6은 도 5에 도시된 과정에 따라 제작된 홀로그램판을 예시하는 사시도 및 보이는 부분 확대단면도.
도 7은 홀로그램판으로부터 스탬퍼를 제작하는 과정을 보이는 도면.
도 8은 도 7에 도시된 과정에 따라 제작된 스탬퍼를 보이는 사시도 및 부분확대도.
도 9는 스탬퍼를 사용하여 도광판에 미세 프리즘 홀로그램층을 생성하는 방법을 도시한 도면.
도 10은 스탬퍼를 사용하여 도광판에 미세 프리즘 홀로그램층을 생성하는 다른 방법을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 평판 조명 장치의 측면도.
도 12는 제2 실시예의 제2 미세 프리즘 홀로그램층에 대한 홀로그램판을 예시하는 도면.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 평판 조명 장치의 측면도.
도 14는 제3 실시예의 미세 프리즘 홀로그램층에 대한 홀로그램판을 예시하는 도면.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 평판 조명 장치에서의 빛의 진행 및 분포를 나타내는 도면.
도 16은 제1 실시예의 미세 프리즘 홀로그램층에서의 빛의 진행을 예시하는 도면.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 평판 조명 장치에서의 빛의 진행 및 분포를 나타내는 도면.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 평판 조명 장치에서의 빛의 진행 및 분포를 나타내는 도면.
도 19는 제3 실시예의 미세 프리즘 홀로그램층에서의 빛의 진행을 예시하는 도면.
본 발명은 도광판 및 이를 사용하는 평판 조명 장치에 관한 것으로서, 구체 적으로는 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 평판 표시장치에서 후면조명(back lighting)을 위하여 사용되는 도광판 및 이를 사용하는 평판 조명 장치에 관한 것이다.
최근에는 두께가 두꺼운 기존의 CRT를 사용하는 모니터 대신에 두께가 얇고 가벼우며 전자파도 방출되지 않는 평판 표시기(flat panel display)의 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 그 중에서도 특히 액정을 이용한 표시장치인 LCD가 대표적인 평판표시기로서 널리 사용되고 있다. 이러한 LCD에는 LCD의 후면에서 발광하는 평판 조명 장치(Plane light source unit)가 반드시 필요하며, 본 출원인은 "평판 조명 장치 및 그에 사용되는 홀로그램 도광판의 제조방법"에 대한 특허출원 제1999-59940호에서, 평판 조명 장치에서 나오는 빛의 세기를 균일하게 분포시키기 위하여 홀로그램 도광판을 사용하는 평판 조명 장치 및 홀로그램 도광판의 제조 방법을 제안한 바 있다. 상기 특허출원에서 제안한 홀로그램 도광판은 그 밑면에 홀로그램층이 형성되어 있고, 이 홀로그램층은 홀로그램들로 이루어진 무늬의 밀도가 전반적으로 램프가 위치하고 있는 쪽은 낮고 램프로부터 멀어질수록 밀도가 높아지도록 되어 있다. 또한, 홀로그램 도광판의 윗면에도 광선들의 확산 형태를 제어하는 홀로그램층이 형성될 수 있어서, 확산판 또는 홀로그램 확산판을 통하여 나오는 빛의 세기가 전반적으로 균일하게 분포하도록 하였다.
본 출원인은 본 발명에서 이러한 홀로그램 도광판 및 이를 사용하는 평판 조명 장치를 더 개선시키기 위하여 다수의 실험을 하던 중 미세 프리즘 홀로그램층을 형성한 도광판을 개발하였고, 이러한 미세 프리즘 홀로그램층을 형성한 도광판을 사용하여 최종적으로 평판 조명 장치에서 나오는 빛의 세기가 더욱 균일하게 분포하도록 하게 되었다.
본 발명의 목적은 균일한 후면 조명을 얻을 수 있는 개선된 평판 조명 장치를 제공하는 것으로, 특히 고성능이면서도 낮은 제조비용으로 제조될 수 있는 평판 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 개선된 평판 조명 장치에 사용될 수 있는 도광판을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의해 제공되는 도광판은 적어도 하나의 광원을 포함하는 평판 조명 장치에 사용되는 도광판으로서, 도광판의 적어도 일면에 빛의 진행 방향을 바꾸는 미세 프리즘 홀로그램층을 포함하며, 미세 프리즘 홀로그램층을 이루는 미세 프리즘 홀로그램은 원 또는 다각형의 무늬를 이루며 형성되어 있고, 원 또는 다각형 무늬의 밀도가 전반적으로 상기 광원이 위치하고 있는 쪽은 낮고 광원으로부터 멀어질수록 밀도가 높아지도록 되어 있어서, 상기 도광판의 윗면으로 나오는 빛의 방향은 상기 도광판의 윗면과 거의 수직한 방향이고 빛의 세기는 전반적으로 균일하게 분포하도록 되어 있다.
이때, 미세 프리즘 홀로그램은 단면이 특정한 굴곡을 가지는 격자(grating)의 집합으로 이루어지되, 상기 단면을 이루는 굴곡의 최소한 하나의 접선이 도광판의 수직방향과 30°에서 60°의 각도를 가지게 되어, 미세 프리즘 홀로그램층이 형성된 도광판의 일면과 대략 평행하게 입사하는 광은 미세 프리즘 홀로그램의 굴곡면에서 전반사되어 도광판의 수직 방향에 근접한 방향으로 반사되고, 평행하지 않게 입사하는 광은 미세 프리즘 홀로그램의 굴곡면에서 회절되어 도광판의 수직 방향에 근접한 방향으로 산란된다. 이러한 미세 프리즘 홀로그램층은 광학적 또는 기계적으로 제작될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하여 제공되는 평판 조명 장치는
적어도 하나의 광원과;
상기 광원과 한 측면이 인접하여 배치되며, 상기 측면과 수직한 윗면 또는 아랫면에 빛의 진행 방향을 바꾸는 미세 프리즘 홀로그램층을 포함하며, 미세 프리즘 홀로그램층을 이루는 미세 프리즘 홀로그램은 원 또는 다각형의 무늬를 이루며 형성되어 있고, 원 또는 다각형 무늬의 밀도가 전반적으로 상기 광원이 위치하고 있는 쪽은 낮고 광원으로부터 멀어질수록 밀도가 높아지도록 형성된 도광판과;
상기 도광판의 아래쪽에 위치하여, 빛의 산란과 반사를 동시에 수행하는 반사판과;
상기 도광판 위쪽에 위치하며, 광원 입사면과 프리즘 모서리가 수직으로 형성된 프리즘판; 및
상기 프리즘판의 위쪽에 위치하며, 상기 프리즘판으로부터 나오는 빛을 확산시키는 확산판을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명에 도광판 및 이를 사용하는 평판 조명 장치를 실시예를 중심으로 설명한다.
<제1 실시예 >
본 발명의 제1 실시예에 따른 평판 조명 장치와 도광판을 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b의 평판 조명 장치는 밑면에 미세 프리즘 홀로그램층(14)이 형성된 도광판(12)의 한쪽 측면에 광원인 길이 방향(z축)으로 연장된 램프(11)가 위치하고, 도광판(12) 밑에는 빛의 산란과 반사를 동시에 수행하는 반사판(13)이 배치되어 있다. 도광판(12) 위쪽에는 도 2와 같이 프리즘 모서리가 Z-축과 수직으로 형성된 프리즘판(15) 그리고 확산판(16)이 차례로 적층하도록 구성한다. 확산판 (16) 위에는 LCD 패널(도시하지 않음)이 적층된다.
도광판(12)의 밑면에는 미세 프리즘 홀로그램층(14) 형성되어 있으며, 미세 프리즘 홀로그램층(14)의 미세 프리즘 홀로그램 각각은 격자의 형태로 되어있고, 원 또는 다각형의 무늬를 이루며 형성되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 미세 프리즘 홀로그램(14')은 단면이 특정한 굴곡을 가지는 격자(grating)로 되어 있으며, 단면을 이루는 굴곡의 최소한 하나의 접선이 도광판의 수직방향(y축)과 이루는 각(θa/2)은 30°에서 60°의 범위 내에 있다. 즉, 미세 프리즘 홀로그램(14')의 단면에서 산의 각도 θa는 60° ~120°의 각도 범위로 형성하여 도광판의 xz 평면에 수평하게 입사하는 광(R1)에 대하여서는 전반사에 의해 y축에 근접한 방향으로 반사하도록 하고 기타의 입사각(R2)에 대하여서는 회절에 의해 y 축에 근접한 방향으로 산란하도록 하는 역할을 한다. 또한, 도 3에는 미세 프리즘 홀로그램(14')의 단면의 형상이 좌우 대칭으로 도시되어 있으나 반드시 좌우 대칭으로 한정되는 것은 아니다.
미세 프리즘 홀로그램(14')이 존재하는 영역은 예를 들면 도 4a 또는 도 4b와 같이 특정한 원 또는 다각형 무늬의 형태로 분포시킬수 있다. 무늬의 크기 및 밀도가 전반적으로 램프가 위치하고 있는 쪽은 낮고 램프로부터 멀어질수록 밀도가 높아지도록 하여 도광판으로부터 나오는 빛의 양을 광원쪽은 줄이고 광원으로부터 멀어질수록 많이 나오게 함으로써 빛의 분포를 균일하게 하도록 할 수 있다. 원 또는 다각형 무늬는 도 4a 또는 도 4b와 같은 형태의 마스크로 제작되어 그 마스크와 동일한 형태를 가지도록 도광판을 제작할 수 있다.
도 4a 또는 도 4b를 참조하면, 각 무늬의 내부에는 미세 프리즘 홀로그램(14')이 형성되어있다. 인접한 각각의 무늬의 내부에 형성되어 있는 홀로그램은 정렬방향 및 격자 주기 등의 특성을 각기 다르도록 하여 도광판에 형성된 규칙적인 패턴이 있을 때 프리즘판 및 LCD 패널과의 간섭에 의해 발생하는 모아레(Moire) 현상을 방지하도록 할 수 있다.
이러한 미세 프리즘 홀로그램이 형성된 도광판을 제작하는 방법은 다음과 같다. 즉, 원하는 형태와 특성을 가진 홀로그램판을 광학적 또는 기계적인 방법으로 형성한 후, 이러한 홀로그램판을 사용하여 스탬퍼를 제작한다. 다시 스탬퍼를 사용하여 플라스틱판에 가압 성형하거나 사출 성형하여 최종적으로 도광판을 제작하게 된다.
홀로그램판을 제작하는 방법에 대하여 살펴보면, 홀로그램판은 크게 광학적인 방법과 기계적인 방법에 의하여 제작될 수 있다.
먼저, 광학적인 방법은 도 5 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5를 참조하면, 레이저(300)로부터 나오는 레이저 빔을 확산렌즈 세트(310)를 사용하여 확대하고 이렇게 확대된 레이저 빔을 빔분리기(320)에 입사시켜 두 개의 빔(LB1, LB2)으로 분리시킨다. 분리된 두개의 빔(LB1, LB2)은 빔결합용 프리즘(330)에 입사되어 일정각도(θr)를 가지고 재결합시킨다. 이때, 두 개의 레이저빔(LB1, LB2)이 정확하게 일치하는 곳에 감광제(350)가 도포된 유리판(350)을 놓고, 감광제가 도포된 면쪽에, 도 4a 또는 도 4b의 형태와 같은 마스크(340)를 접촉시켜 두개의 결합된 레이저 빔(LB1, LB2)에 노출시킨다. 이때, 마스크(340)는 원 또는 다각형 무늬의 내부는 투명하고 그 외 부분은 빛을 차단할 수 있도록 불투명하도록 제작한다.
두개의 결합된 레이저 빔(LB1, LB2)은 마스크(340)의 투명한 부분을 통해 감광제를 감광시키게 되고, 일정 시간이 지난 후 현상 과정을 거치면 도 6에 도시된 바와 같이 두 개의 레이저 빔에 의해 생성된 간섭무늬 모양대로 감광제가 식각되어 미세 프리즘 홀로그램(400)이 만들어진다. 즉, 사용한 마스크의 무늬대로 홀로그램들(400)이 배열된 홀로그램판(390)이 제작된다. 홀로그램(400)의 산의 각도(θa)는 빔결합용 프리즘의 각도 θp(도 5 참조)에 따라 θr을 조정하므로써 원하는 각도를 만들 수 있게 된다. 또한, 두 개 이상의 마스크 및 빔 결합용 프리즘을 사용하여 각기 특성이 다른 홀로그램들이 중첩되어 일정 무늬의 형태로 형성된 홀로그램판을 제작할 수도 있다.
한편, 홀로그램판을 기계적으로 제작하는 방법은 광학적으로 계산된 산의 높이와 각도를 갖는 가공 툴(tool)을 제작하여 적당한 매질의 표면을 가공 툴로 기계적으로 가공하여 원하는 형태의 단면을 가진 홀로그램판을 제작하는 것이다.
다음으로, 광학적 또는 기계적으로 제작된 홀로그램판을 사용하여 도 7과 같이 스탬퍼를 제작하게 된다. 도 7을 참조하면, 홀로그램판(390)에 무전해 도금을 하면, 미세 프리즘 홀로그램을 포함한 표면 위에 금속막(410)이 형성되고(S1-S2), 이 금속막(410)을 분리하면, 유리판(360) 상에 있는 미세 프리즘 홀로그램들(400)의 모양이 양각의 형태(421)로 그대로 복제되어 금속 마스터인 스탬퍼(420)가 제작된다(S3). 도 8은 스탬퍼(420)의 요철 부분을 확대한 도면이다.
이하에서는 도 9와 도 10을 참조하여 전술한 바와 같이 제작된 스탬퍼(420)를 사용하여 도광판에 미세 프리즘 홀로그램층을 만드는 2가지 방법에 대하여 설명한다. 먼저 도 9를 참조하여 설명하면, 먼저 어떠한 패턴도 형성되지 않은 투명한 플라스틱 재료를 소정의 도광판 크기로 절단하여 기판을 형성하고 제1 적재함(511)에 적재시킨다. 적재장치(501)는 도광판용 기판(506)이 적재된 제1 적재함(511)으로부터 도광판용 기판(506)을 이송장치(505)에 옮기고, 이송장치(505)에 옮겨진 도광판용 기판(505)은 이송 장치에 의해 이송되고, 가이드 롤러(507)들에 의해 미세 프리즘 홀로그램층을 형성시키는 스탬퍼(420)가 부착된 제1 가압 롤러(503)로 향하게 된다. 도광판용 기판(506)이 제1 가압 롤러(503)로 들어가기 전에 예열 장치(502)가 가열에 의한 도광판의 휨을 방지하기 위해 도광판용 기판(506)의 윗면과 밑면을 동시에 예열하고, 예열된 도광판용 기판(506)은 스탬퍼(420)가 부착되고 도광판용 기판(506)에 열을 가하기 위해 가열 장치(508)가 내장된 제1 가압 롤러(503)와 제1 가압 롤러의 반대편에서 맞물려 도광판용 기판을 지지하면서 도광판용 기판 밑면에 열을 가하기 위해 가열 장치(508)가 내장된 제2 가압 롤러(513) 사이를 통과하게 되고, 제1 가압 롤러에 설치된 제1 가압장치(514)와 제2 가압 롤러에 설치된 제2 가압장치(515)에 의해 도광판에 양쪽으로 일정한 압력을 가하게 되어 도광판의 휨을 방지하면서 제1 가압 롤러(503)에 부착된 스탬퍼로 도광판용 기판(506) 윗면에 미세 프리즘 홀로그램층을 형성시켜 도광판을 완성시키게 된다. 이와 같이 미세 프리즘 홀로그램층이 형성된 도광판이 이송장치(509)에 의해 하역장치(504)로 이송되고, 하역장치(504)가 다시 도광판을 제2 적재함(510)에 적재하여, 미세 프리즘 홀로그램층을 가진 도광판이 제작된다.
도 10을 참조하여, 사출 성형에 의한 도광판 제작 방법을 설명하면, 미세 프리즘 홀로그램이 형성된 스탬퍼(420)를 진공으로 부착하기 위해 스탬퍼(420)가 부착되는 상부 금형(104)에 진공을 만들기 위한 진공장치(106)를 설치한다. 이때, 스탬퍼(420)의 주변 온도를 일정하게 유지시키기 위해 가열 장치(105)를 상부 금형 (104)의 스탬퍼의 뒷면에 설치한다. 그리고 도광판의 나머지 외형을 만드는 하부 금형(103)을 이동시켜 상부 금형(104)과 완전히 밀착되었을 때 사출 재료가 투입될 수 있도록 투입구 부분(107)을 형성한다.
이와 같이 구성된 상, 하부 금형(103,104)이 완전히 밀착되었을 때, 투입구 (107)로 도광판용 고온의 사출 재료(100)를 투입할 때 급격한 온도 저하를 방지하기 위하여, 사출재료(100)가 투입되기 전에 가열 장치(105)로 스탬퍼가 부착되는 금형(104)의 온도가 사출재료의 온도와 비슷하도록 미리 가열하고 온도를 유지시켜 준다. 따라서, 스탬퍼(420)와 사출 재료(100)가 접촉하는 면의 온도 차이가 없으므로 사출 재료(100)가 금형에 투입된 후 급격히 떨어지는 온도 변화를 방지할 수 있으므로써 미세 패턴이 완전하게 성형되는 도광판(12)을 제작할 수 있다.
<실시예 2>
이하에서는 도 11을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 평판 조명 장치 및 도광판에 대하여 설명한다.
도 11을 참조하면, 밑면에 제1 미세 프리즘 홀로그램층(24)과 윗면에 제2 미세 프리즘 홀로그램층(27)을 가진 도광판(22)의 한쪽 측면에 광원인 길이 방향(z축)으로 연장된 램프(21)가 위치하고, 도광판(22) 밑에는 빛의 산란과 반사를 동시에 수행하는 반사판(23)이 배치되어 있다. 도광판(22) 위쪽에는 확산판(26)과 LCD 패널(도시하지 않음)이 차례로 적층된다.
도광판(22)의 밑면에 형성되는 제1 미세 프리즘 홀로그램층(24)은 제1 실시예에서 도광판(12)의 밑면에 형성된 미세 프리즘 홀로그램층(14)과 동일하며, 제2 미세 프리즘 홀로그램층(27)은 yz-평면상에 놓이는 광선들의 확산각을 좁히는 특성을 가지로록 하는 빔 확산 방향 변경용 미세 프리즘 홀로그램층이다. 제2 미세 프리즘 홀로그램층(27)은 제 1실시예에서의 프리즘판(15)과 유사한 기능을 한다.
도광판 밑면에 형성된 제1 미세 프리즘 홀로그램층(14)에 대한 홀로그램판 및 스탬퍼의 제작은 제1 실시예에서 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한 방식과 동일한 방법으로 제작될 수 있다.
한편, 제2 미세 프리즘 홀로그램층(27)에 대한 홀로그램판은 역시 광학적 또는 기계적인 방법으로 제작할 수 있다. 제2 미세 프리즘 홀로그램층(27)에 대한 홀로그램판을 광학적으로 형성하는 방법은 도 5의 광학계에서 마스크(34)를 사용하지 않고 유리판(36)의 전면에 간섭무늬를 형성하도록 하여 제작할 수 있다. 이와 같이 제작한 홀로그램판(500)이 도 12에 도시되어 있다. 또한, 광학적으로 계산된 산의 높이와 각도를 갖는 가공 툴(tool)을 제작하여 적당한 매질의 표면을 가공 툴 로 기계적으로 가공하여 홀로그램판을 제작할 수 있다.
다음으로, 위와 같이 제작된 제1 및 제2 미세 프리즘 홀로그램층용 홀로그램판을 사용하여, 도 7과 같은 공정을 통하여 각각의 스탬퍼를 제작한 후, 양 스탬퍼를 사용하여 가압 성형하거나 사출 성형하여 최종적으로 도광판을 제작하게 된다. 즉, 도 9와 같은 가압 성형 방법에서, 제2 가압롤러(513)에도 제2 미세 프리즘 홀로그램용 스탬퍼를 부착하도록 구성을 변경하여, 도광판의 양면에 제1 및 제2 미세 프리즘 홀로그램층이 형성되도록 할 수 있다.
또한, 도 10과 같은 사출 성형 방법으로도, 하부 금형(103)에도 상부 금형(104)에서와 마찬가지로 가열 장치, 진공장치 및 스탬퍼를 설치하여 사출하는 방식으로 하여 도광판 양면에 원하는 패턴을 완전하게 성형할 수 있다.
<실시예 3>
이하에서는 도 13을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 평판 조명 장치 및 도광판에 대하여 설명한다.
도 13을 참조하면, 밑면에 미세 프리즘 홀로그램층(34)을 가진 도광판(32)의 한쪽 측면에 광원인 길이 방향(z축)으로 연장된 램프(31)가 위치하고, 도광판(32) 밑에는 빛의 산란과 반사를 동시에 수행하는 반사판(33)이 배치되어 있다. 도광판(32) 위쪽에는 확산판(36)과 LCD 패널(도시하지 않음)이 차례로 배치되어 있다.
도광판(32)의 밑면에는 미세 프리즘 홀로그램층(34) 형성되어 있으며, 미세 프리즘 홀로그램층(34)은 y방향으로 빛의 진행방향을 바꾸는 기능과 yz-평면상에 놓이는 광선들의 확산각을 좁히는 기능이 복합된 미세 복합기능 프리즘 홀로그램층 (34)이다. 미세 프리즘 홀로그램층(14)의 미세 프리즘 홀로그램 각각은 격자의 형태로 되어, 이들이 원 또는 다각형의 무늬를 이루며 형성되어 있으며, 제2 실시예의 제1 미세 프리즘 홀로그램층(24)과 제2 미세 프리즘 홀로그램층(27)의 중첩된 형태로 형성된다. 따라서, 미세 복합 기능 프리즘 홀로그램층(34)은 1차적으로 제1 실시예에서 설명한 방식과 동일한 방법으로 도 5에서 감광제(35)를 레이저 빔에 노출시킨 후 현상하지 않고 마스크(34)와 감광제(35)가 도포된 유리판(36)을 y축을 중심으로 특정한 각도, 가령 90도로 회전시켜 레이저광에 재노출 시킨 후 현상하여 홀로그램판을 제작한다. 이와 같이 제작한 홀로그램판(600)은 도 14와 같이 x-축과 평행인 간섭무늬와 z-축과 평행인 간섭무늬가 복합적으로 형성된 간섭무늬를 갖게된다. 이러한 홀로그램판을 사용하여 스탬퍼, 도광판을 제작하는 방법은 제 1 실시예와 같다.
이하에서는, 도 15 내지 도 19를 참조하여, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 평판 조명 장치의 동작에 대하여 설명한다.
먼저 도 15와 도 16을 참조하여 제1 실시예의 평판 조명 장치의 동작을 살펴보면, 광원인 램프(11)로 부터 발산한 빛이 도광판(12) 내부에서 전반사되어 진행하면서 홀로그램이 형성된 부분에 입사되면, 도 16과 같이 빛의 방향이 도광판에 수직(y축)에 가깝게 바뀌게 된다. 따라서, 프리즘판(14)에 입사할 때(A면)는 도 15의 (b)와 같은 빛의 분포를 가지게 된다. 프리즘판(14)에 입사된 빔은 xy-평면상에서 진행하는 빔은 영향을 주지 않고 yx-평면 상에서 진행하는 빔의 확산각도를 줄이는 프리즘판(14)의 특성에 의해 도 15의 (c)와 같은 빛의 분포로 변하게 된다. 상기와 같은 과정을 무수히 반복하면서 프리즘판 윗면으로 나오는 광선의 분포가 프리즘판 전체에 걸쳐 균일하게 되고 확산판(15)에 의해 재차 균일하게 되어 최종적으로 LCD 패널(도시되지 않음)에 균일한 조명을 하게 된다.
도 17을 참조하여 제2 실시예에 따른 평판 조명 장치의 동작을 살펴보면, 광원인 램프(21)로 부터 발산한 빛이 도광판(22) 내부에서 전반사되어 진행하면서 도광판 밑면에 형성된 제1 미세 프리즘 홀로그램층(24)에 입사되면 역시 도 16과 같이 빛의 방향이 도광판에 수직(y축)에 가깝게 바뀌고, 이 빛이 도광판을 빠져나올 때에는 xy-평면 상에서 진행하는 빔은 영향을 주지 않고 yx-평면 상에서 진행하는 빔의 확산각도를 줄이는 제2 미세 프리즘 홀로그램층(27)에 의해 도 17의 (b)와 같은 빛의 분포로 변하게 된다. 상기와 같은 과정을 무수히 반복하면서 도광판 윗면으로 나오는 광선의 분포가 도광판 전체에 걸쳐 균일하게 되고 확산판(24)에 의해 재차 균일하게 되어 LCD 패널에 균일한 조명을 하게 된다.
도 18 및 도 19를 참조하여 제3 실시예에 따른 평판 조명 장치의 동작을 살펴보면, 제 3 실시예에 있어서, 도 18의 (a)와 같은 구성에서 광원인 램프(31)로 부터 발산한 빛이 도광판(32) 내부에서 전반사되어 진행하면서 도광판 밑면에 형성된 미세 프리즘 홀로그램층(34)에 입사되면 도 19와 같이 xy-평면 상에서 진행하는 빔은 도광판에 수직(y축)에 가깝게 바뀌고, yx-평면 상에서 진행하는 빔은 확산각도가 줄어들어(도광판에 수직(y축)에 가깝게) 도광판을 빠져나온 빔이 도 18의 (b)와 같은 빛의 분포로 변하게 된다. 상기와 같은 과정을 무수히 반복하면서 도광 판 윗면으로 나오는 광선의 분포가 도광판 전체에 걸쳐 균일하게 되고 확산판(36)에 의해 재차 균일하게 되어 LCD 패널(도시되지 않음)에 균일한 조명을 하게 된다.
앞에서는 본원 발명의 기술적 특징이 특정한 실시예를 중심으로 설명되었으나, 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위 내에서도 여러 가지 변형 및 수정을 가할 수 있음은 명백하다. 즉 예를 들어, 위에서 설명한 실시예에서는 길이 방향으로 연장된 램프를 사용하는 광원을 사용하는 경우에 대해서만 설명하였으나, 광원은 램프 뿐 아니라 예를 들어 발광 다이오드와 같은 점광원을 사용할 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 도광판 및 이를 사용한 평판 조명 장치는 LCD 패널에 균일한 조명을 제공할 뿐 아니라, 프리즘판을 추가로 여러매 사용할 필요가 없으므로 경제성 및 생산성 면에서 매우 우수하다.

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 광원을 포함하는 평판 조명 장치에 사용되는 도광판으로서,
    도광판의 적어도 일면에 빛의 진행 방향을 바꾸는 미세 프리즘 홀로그램층을 포함하고,
    미세 프리즘 홀로그램층은 그 단면이 특정한 굴곡을 가지는 격자(grating)의 집합으로 이루어진 미세 프리즘 홀로그램으로 이루어지고, 상기 단면을 이루는 굴곡의 최소한 하나의 접선이 상기 도광판의 수직방향과 30°에서 60°의 각도를 가지며,
    상기 도광판의 미세 프리즘 홀로그램층이 형성된 면과 대략 평행하게 입사하는 광은 미세 프리즘 홀로그램의 굴곡면에서 전반사되어 도광판의 수직 방향에 근접한 방향으로 반사되고, 평행하지 않게 입사하는 광은 미세 프리즘 홀로그램의 굴곡면에서 회절되어 도광판의 수직 방향에 근접한 방향으로 산란되며,
    미세 프리즘 홀로그램은 원 또는 다각형의 무늬를 이루며 형성되어 있고, 원 또는 다각형 무늬의 밀도가 전반적으로 상기 광원이 위치하고 있는 쪽은 낮고 광원으로부터 멀어질수록 밀도가 높아지도록 되어 있어서, 상기 도광판의 윗면으로 나오는 빛의 방향은 상기 도광판의 윗면과 거의 수직한 방향이고 빛의 세기는 전반적으로 균일하게 분포하는 평판 조명 장치용 도광판.
  2. 적어도 하나의 광원을 포함하는 평판 조명 장치에 사용되는 도광판으로서,
    도광판의 일면에 빛의 진행 방향을 바꾸는 제1 미세 프리즘 홀로그램층과;
    상기 일면과 마주보는 면에 형성된 제2 미세 프리즘 홀로그램층
    을 포함하고,
    각각의 미세 프리즘 홀로그램층은 그 단면이 특정한 굴곡을 가지는 격자(grating)의 집합으로 이루어진 미세 프리즘 홀로그램으로 이루어지고, 상기 단면을 이루는 굴곡의 최소한 하나의 접선이 상기 도광판의 수직방향과 30°에서 60°의 각도를 가지며,
    상기 미세 프리즘 홀로그램층이 형성된 도광판면과 대략 평행하게 입사하는 광은 미세 프리즘 홀로그램의 굴곡면에서 전반사되어 도광판의 수직 방향에 근접한 방향으로 반사되고, 평행하지 않게 입사하는 광은 미세 프리즘 홀로그램의 굴곡면에서 회절되어 도광판의 수직 방향에 근접한 방향으로 산란되며,
    상기 제1 미세 프리즘 홀로그램층을 이루는 미세 프리즘 홀로그램은 원 또는 다각형의 무늬를 이루며 형성되어 있고, 원 또는 다각형 무늬의 밀도가 전반적으로 상기 광원이 위치하고 있는 쪽은 낮고 광원으로부터 멀어질수록 밀도가 높아지도록 되고,
    상기 제2 미세 프리즘 홀로그램층을 이루는 미세 프리즘 홀로그램은 상기 제1 미세 프리즘 홀로그램층과는 다른 각도로 회전된 정렬방향을 가지고 전면에 분포되어서,
    상기 도광판의 윗면으로 나오는 빛의 방향은 상기 도광판의 윗면과 거의 수직한 방향이고 빛의 세기는 전반적으로 균일하게 분포하는 평판 조명 장치용 도광판.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미세 프리즘 홀로그램이 도광판과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 조명 장치용 도광판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미세 프리즘 홀로그램은 광학적 홀로그램 간섭패턴으로 제작되는 것을 특징으로 하는 평판 조명 장치용 도광판.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미세 프리즘 홀로그램은 기계적으로 가공되어 제작되는 것을 특징으로 하는 평판 조명 장치용 도광판.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미세 프리즘 홀로그램은 격자 집합이 2개 이상 중첩된 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 평판 조명 장치용 도광판.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 원 또는 다각형의 무늬를 이루도록 형성된 미세 프리즘 홀로그램 각각은 홀로그램의 구조나 특성이 모두 같도록 형성된 것을 특징으로 하는 평판 조명 장치용 도광판.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 원 또는 다각형의 무늬를 이루도록 형성된 미세 프리즘 홀로그램 각각은 각기 단면 구조나 정렬 방향이 다른 두 종류 이상의 미세 프리즘 홀로그램으로 형성된 것을 특징으로 하는 평판 조명 장치용 도광판.
  10. 제2항에 있어서,
    제2 미세 프리즘 홀로그램층을 이루는 미세 프리즘 홀로그램은 각기 내부 구조나 정렬 방향이 다른 두 종류 이상의 미세 프리즘 홀로그램을 도광판 전면에 배열하여 전면적으로 분포된 형태를 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 평판 조명 장치용 도광판.
  11. 적어도 하나의 광원과;
    상기 광원과 한 측면이 인접하여 배치되며, 상기 측면과 수직한 윗면 또는 아랫면에 빛의 진행 방향을 바꾸는 미세 프리즘 홀로그램층을 포함하며, 미세 프리즘 홀로그램층은 그 단면이 특정한 굴곡을 가지는 격자(grating)의 집합으로 이루어진 미세 프리즘 홀로그램으로 이루어지고, 상기 단면을 이루는 굴곡의 최소한 하나의 접선이 상기 도광판의 수직방향과 30°에서 60°의 각도를 가지고, 상기 미세 프리즘 홀로그램은 원 또는 다각형의 무늬를 이루며 형성되어 있고, 원 또는 다각형 무늬의 밀도가 전반적으로 상기 광원이 위치하고 있는 쪽은 낮고 광원으로부터 멀어질수록 밀도가 높아지도록 형성된 도광판과;
    상기 도광판의 아래쪽에 위치하여, 빛의 산란과 반사를 동시에 수행하는 반사판과;
    상기 도광판 위쪽에 위치하며, 광원 입사면과 프리즘 모서리가 수직으로 형성된 프리즘판; 및
    상기 프리즘판의 위쪽에 위치하며, 상기 프리즘판으로부터 나오는 빛을 확산시키는 확산판
    을 포함하고,
    상기 도광판의 미세 프리즘 홀로그램층이 형성된 면과 대략 평행하게 입사하는 광은 미세 프리즘 홀로그램층의 굴곡면에서 전반사되어 도광판의 수직 방향에 근접한 방향으로 반사되고, 평행하지 않게 입사하는 광은 미세 프리즘 홀로그램의 굴곡면에서 회절되어 도광판의 수직 방향에 근접한 방향으로 산란되는 것을 특징으로 하는 평판 조명 장치.
  12. 적어도 하나의 광원과;
    상기 광원과 한 측면이 인접하여 배치되며, 상기 측면과 수직한 아랫면에 빛의 진행 방향을 바꾸는 제1 미세 프리즘 홀로그램층과, 윗면에 형성된 제2 미세 프리즘 홀로그램층을 포함하며, 미세 프리즘 홀로그램층은 그 단면이 특정한 굴곡을 가지는 격자(grating)의 집합으로 이루어진 미세 프리즘 홀로그램으로 이루어지고, 상기 단면을 이루는 굴곡의 최소한 하나의 접선이 상기 도광판의 수직방향과 30°에서 60°의 각도를 가지고, 상기 제1 미세 프리즘 홀로그램층을 이루는 미세 프리즘 홀로그램은 원 또는 다각형의 무늬를 이루며 형성되어 있고, 원 또는 다각형 무늬의 밀도가 전반적으로 상기 광원이 위치하고 있는 쪽은 낮고 광원으로부터 멀어질수록 밀도가 높아지도록 되고, 상기 제2 미세 프리즘 홀로그램층을 이루는 미세 프리즘 홀로그램은 상기 제1 미세 프리즘 홀로그램층과는 다른 각도로 회전된 정렬방향을 가지고 전면에 분포되도록 형성된 도광판과;
    상기 도광판의 아래쪽에 위치하여, 빛의 산란과 반사를 동시에 수행하는 반사판; 및
    상기 도광판의 위쪽에 위치하며, 상기 도광판으로부터 나오는 빛을 확산시키는 확산판
    을 포함하고,
    상기 미세 프리즘 홀로그램층이 형성된 도광판면과 대략 평행하게 입사하는 광은 미세 프리즘 홀로그램의 굴곡면에서 전반사되어 도광판의 수직 방향에 근접한 방향으로 반사되고, 평행하지 않게 입사하는 광은 미세 프리즘 홀로그램의 굴곡면에서 회절되어 도광판의 수직 방향에 근접한 방향으로 산란되는 것을 특징으로 하는 평판 조명 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 미세 프리즘 홀로그램은 광학적 홀로그램 간섭패턴으로 제작되는 것을 특징으로 하는 평판 조명 장치.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 미세 프리즘 홀로그램은 기계적으로 가공되어 제작되는 것을 특징으로 하는 평판 조명 장치.
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