KR101085843B1 - 광학판 - Google Patents

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KR101085843B1
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윤종문
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임영진
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Abstract

본 발명은 광학판에 관한 것으로, 본 발명에 의한 광학판은, 측벽이 광 입사면이고, 표면이 광 출사면인 몸체; 상기 몸체의 표면에 양각 또는 음각 형태의 설정 패턴을 가지는 프리즘; 및 상기 몸체의 이면에 미세 패턴을 가지는 도트;를 포함하며, 상기 프리즘은 내각이 60～160°범위 내에 형성되고, 상기 프리즘 및 도트는 랜덤 또는 격자 형태로 배열되며, 상기 프리즘 및 도트 형성시 상기 몸체 양면과의 경계 부위에 X, Y축 방향 중 어느 한 방향이 비대칭 또는 X, Y축 방향으로 대칭된 돌기가 형성된다.
본 발명에 따르면, 광학판 패턴을 히팅 롤 스탬핑(Heating Roll Stamping) 방식 등에 의해 형성하되, 표면 프리즘에 이면 도트 또는 표면 프리즘에 이면 도트 내 프리즘 또는 표면 프리즘에 이면 도트내 돌출부 또는 표면 구면 홈에 이면 도트(도트내 프리즘 또는 도트내 돌출부)를 미세 패턴화시켜 균일화, 대형화, 박형화, 고휘도화 및 생산성 확보를 추구할 수 있으면서, 특히 LED 광원 사용시 광이 고르지 않아 발생하는 핫 스팟(Hot Spot) 현상을 개선할 수 있고, 국부 얼룩을 방지할 수 있으면서 광학판의 도트 패턴 형성시 기계 가공, 반도체 포토 노광 기술 및 레이저 도트 패턴 가공 기술 등을 스탬퍼 제작에 접목하여 패턴의 미세화 구현이 가능할 수 있으며, 노트북, 모니터를 포함한 액정 표시 장치용 이외에 조명용으로도 접목 가능한 효과가 있다.
광학판, 미세 패턴, 프리즘, 도트, 내부 프리즘, 구면 홈, 핫 스팟

Description

광학판{OPTICAL PLATE}
본 발명은 광학판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조명용 또는 노트북, 모니터를 포함한 LCD용 등에 범용적으로 접목 가능한 광학판에 관한 것이다.
일반적으로 도광판 등의 패턴 형성을 위한 박형 기술로는 패턴 인쇄시 실크 인쇄(Silk printing), 잉크젯 인쇄(Ink-jet printing), 사출, 레이저 인쇄 및 핫 프레스(Hot press) 등으로 나뉜다.
이때, 실크 인쇄는 대량 양산에 적합하나 실크에 구멍을 가공할 때 가공의 한계에 따른 문제점이 있고, 잉크젯 인쇄는 소량 양산 등에 적합하나 잉크를 방울별로 낙하시키는 제어가 난해한 문제점이 있고, 사출은 대량 양산에 적합하나 박판에 있어 기술적 한계에 난관을 겪는 문제점이 있고, 레이저 인쇄는 요철 패턴에 적합하나 투자비가 상승하면서 양산성을 저하되는 문제점이 있으며, 핫 프레스는 평면 프레스로 일정한 압력을 가하는데 어려움이 있어 투자비가 상승하고 안전성 및 재현성이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 도광판은 저가, 전력 저소비를 위해 광원 수를 줄이게 될 때 휘도를 이전과 동일하게 하기 위한 방법으로 고가의 렌즈 필름(시트)이 적용되어야 하며, 휘도 향상을 위해 광원을 CCFL에서 LED로 변경하여 점 형태의 광원을 면 형태의 광원으로 출사되게 하는 과정에서 광이 고르지 않아 핫 스팟(Hot Spot) 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
더욱이, 도광판에서 국부 얼룩 현상을 방지하기 위한 방법으로는 사출 방식, 인쇄 방식 및 스탬핑 방식이 주종을 이루고 있는데, 사출 방식은 에칭 또는 레이저로 도트를 형성하여 스탬퍼를 제작한 후 사출하면 양각 도트가 형성되는 것이고, 인쇄 방식은 잉크를 실크 제판 상에 설치된 마스크를 통해 낙하시켜 양각 도트를 형성하는 것이며, 스탬핑 방식은 스탬퍼로 스탬핑하여 음각 도트를 형성하는 것으로, 위와 같은 기존 방식들은 진공 흡착 현상 및 수분 침투로 인해 국부적인 얼룩이 발생하고 이 얼룩 위치가 이동하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 광학판 패턴을 히팅 롤 스탬핑(Heating Roll Stamping) 방식 등에 의해 형성하되, 표면 프리즘에 이면 도트 또는 표면 프리즘에 이면 도트 내 프리즘 또는 표면 프리즘에 이면 도트내 돌출부 또는 표면 구면 홈에 이면 도트(도트내 프리즘 또는 도트내 돌출부)를 미세 패턴화시켜 균일화, 대형화, 박형화, 고휘도화 및 생산성 확보를 추구할 수 있으면서, 특히 LED 광원 사용시 광이 고르지 않아 발생하는 핫 스팟(Hot Spot) 현상을 개선할 수 있게 한 광학판을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 국부 얼룩을 방지할 수 있으면서 광학판의 도트 패턴 형성시 기계 가공, 반도체 포토 노광 기술 및 레이저 도트 패턴 가공 기술 등을 스탬퍼 제작에 접목하여 패턴의 미세화 구현이 가능할 수 있게 한 광학판을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 노트북, 모니터를 포함한 액정 표시 장치용 이외에 조명용으로도 접목 가능할 수 있게 한 광학판을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 측벽이 광 입사면이고, 표면이 광 출사면인 몸체; 상기 몸체의 표면에 양각 또는 음각 형태의 설정 패턴을 가지는 프리즘; 및 상기 몸체의 이면에 미세 패턴을 가지는 도트;를 포함하며, 상기 프리즘은 내각이 60～160°범위 내에 형성되고, 상기 프리즘 및 도트는 랜덤 또는 격자 형태로 배열되며, 상기 프리즘 및 도트 형성시 상기 몸체 양면과의 경계 부위에 X, Y축 방향 중 어느 한 방향이 비대칭 또는 X, Y축 방향으로 대칭된 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 도트는 음각 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 도트는 음양각 형태로 형성되는 것을 특징으로 한 다.
또한, 본 발명에서의 상기 도트는 음각 형성된 내부에 내부 프리즘이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 도트는 음각 형성된 내부에 양각의 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 몸체 이면에서부터 상기 돌출부 끝단까지의 체적과, 상기 몸체의 이면에서부터 상기 도트 끝단까지의 체적 비가 0.1 내지 1 이하의 범위 내에서 형성되거나 상기 몸체 이면에서부터 상기 돌출부의 높이와, 상기 몸체의 이면에서부터 상기 도트 깊이의 비가 0.1 내지 1 이하의 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 도트는 상, 하단 면적이 동일 또는 하단의 면적이 상단에 비해 확장되어 구배진 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 도트는 횡단면 형상이 사각형, 마름모형, 타원형, 원형 및 다각형 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 돌기는 1～30㎛ 범위 내의 높이와, 1～400㎛ 범위 내의 폭을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 프리즘은 피치 및 깊이가 일정 또는 가변 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 프리즘 피치 및 깊이는 상기 몸체의 일단에서 타단으로 갈수록 점차 가변되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 프리즘 피치는 5～100㎛ 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 프리즘이 음각 형성되면 그 골 깊이는 3㎛ 내지 30㎛ 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 프리즘이 양각 형성되면 상기 프리즘 산이 곡면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 몸체는 폴리오레핀(Polyolefin)계 수지로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 도트는 기계 가공, 반도체 포토 노광 기술 및 서스 플레이트(SUS Plate)를 이용한 레이저 도트 패턴 가공 기술 중 어느 한 방식에 의해 제작된 스탬퍼에 의해 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 측벽이 광 입사면이고, 표면이 광 출사면인 몸체; 상기 몸체의 표면에 음각 형성되는 구면 홈; 및 상기 몸체의 이면에 미세 패턴을 가지는 도트;를 포함하며, 상기 구면 홈 및 도트는 랜덤 또는 격자 형태로 배열되며, 상기 구면 홈 및 도트 형성시 상기 몸체 양면과의 경계 부위에 X, Y축 방향 중 어느 한 방향이 비대칭 또는 X, Y축 방향으로 대칭된 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 광학판은, 광학판 패턴을 히팅 롤 스탬핑(Heating Roll Stamping) 방식 등에 의해 형성하되, 표면 프리즘에 이면 도트 또는 표면 프리즘에 이면 도트 내 프리즘 또는 표면 프리즘에 이면 도트내 돌출부 또는 표면 구면 홈에 이면 도트(도트내 프리즘 또는 도트내 돌출부)를 미세 패턴화시켜 균일화, 대형화, 박형화, 고휘도화 및 생산성 확보를 추구할 수 있으면서, 특히 LED 광원 사용시 광이 고르지 않아 발생하는 핫 스팟(Hot Spot) 현상을 개선할 수 있고, 국부 얼룩을 방지할 수 있으면서 광학판의 도트 패턴 형성시 기계 가공, 반도체 포토 노광 기술 및 레이저 도트 패턴 가공 기술 등을 스탬퍼 제작에 접목하여 패턴의 미세화 구현이 가능할 수 있으며, 노트북, 모니터를 포함한 액정 표시 장치용 이외에 조명용으로도 접목 가능한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 광학판을 첨부도면을 참조하여 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에 따른 광학판은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 몸체(100), 프리즘(110) 및 도트(120)를 포함하되, 노트북이나 퍼스널 컴퓨터(PC)용 모니터를 포함하는 액정 표시 장치(LCD)용(백라이트 유닛의 도광판) 또는 조명용 등에 접목 가능하며, 특히, 박형, 고휘도, 친환경(ECO) 및 저소비전력 등을 요구하면서 몸체(100)의 이면에 형성되는 도트(120)의 지름이 중요한 노트북 등의 박형제품에 적용될 수 있고, 다르게는 저가, 고휘도, 친환경 및 시야각 규격 부합 등을 요구하면서 몸체(100)의 이면에 형성되는 도트(120)의 프리즘 및 내부 프리즘의 각 도 및 형상이 중요한 텔레비전(TV)을 포함하는 모니터 또는 조명 등에 적용하는 것이 바람직하다. 나아가서는 프리즘(110) 및 도트(120)의 위치를 랜덤 또는 격자 형태 등으로 배열 가능하다.
더욱이, 본 실시 예의 광학판은 제조 과정에서 발생하는 정휨에 의해 이에 안착되는 패널과의 밀착성을 향상시키며, 폴리오레핀(Polyolefin)계 수지 등의 재질을 히팅 롤 스탬핑(Heating Roll Stamping) 방식에 의해 스탬핑하여 몸체(100)의 표면 및 이면에 프리즘(110) 및 도트(120)가 동시에 미세 패턴화되는 것으로 예시한다.
그리고 프리즘(110) 및 도트(120)의 미세 패턴화는 상기와 다른 방법인 사출, 레이저 및 핫 프레스(Hot press) 등에 의해서도 미세 패턴화가 가능하다. 한편, 프리즘(110) 및 도트(120)의 미세 패턴화는 순차적으로도 가공이 가능하다.
한편, 프리즘(110) 및 도트(120)의 위치를 랜덤 형태로 배열하는 이유는 프리즘(110) 및 도트(120)의 미세 패턴과 그 위에 올려지는 부품(도면에 미도시) 등의 패턴이 서로 간섭하여 발생하는 므와레(Moire) 현상을 방지하기 위함이다.
몸체(100)는 일측벽이 광 입사면이고 입사된 광이 산란되는 과정에서 광 출사면인 상면(표면)을 통해 출사되며, 몸체(100)의 일측벽 또는 양측벽에 광원인 냉음극 형광램프(CCFL) 또는 발광다이오드(LED) 등과 같은 광원(도면에 미도시)이 설치되되 특히, 광원이 발광다이오드일 경우 점 형태로 입사되어 면 형태로 출사된다.
프리즘(110)은 몸체(100)의 표면에 양각 또는 음각 형성되며, 설정된 크기, 골 깊이(H), 피치(Pitch: P) 및 내각(θ)을 갖도록 다수 배치 형성되어 광원에서 조사되는 광을 모아서 휘도를 향상시킬 수 있도록 미세 패턴화한다.
이때, 프리즘(110)이 양각 형성되면 도 1a에 도시된 바와 같이 프리즘(110) 산은 설정 반지름을 갖도록 곡면 형성되고, 프리즘(110)이 음각 형성되면 도 1b에 도시된 바와 같이 몸체(100)의 표면에 설정 간격마다 골 깊이(H)가 1㎛ 내지 30㎛ 범위 내의 홈이 형성되어 각각이 측면 상에서 사다리꼴 형상으로 연속 배열되므로 광의 조사 균일도가 향상되도록 면취면(112)을 통해 광이 수직 방향으로 진행하게 한다. 여기서, 도 1b에 도시된 프리즘(110)은 몸체(100)의 표면에 V-컷팅(Cutting) 등을 실시하여 형성할 수도 있다.
특히, 프리즘(110)이 양각 형성될 경우 프리즘(110) 산이 곡면 형성되므로 그 위에 올려지는 패널 등과 같은 부품과 선 접촉함에 따라 부품과의 흡착성 국부 얼룩을 방지하면서, 프리즘(110)이 음각 형성될 경우 스탬핑하여 프리즘(110)을 형성하는 과정에서 스탬퍼와 몸체(100)와의 접촉 및 가압 부위가 상이함에 따라 몸체(100) 표면과의 경계 부위에 X축 방향으로 비대칭한 돌기(114)가 형성된다. 이렇게 비대칭한 돌기(114)에 의해 그 위에 올려지는 부품과의 이격 공간이 형성되므로 상호 밀착에 의한 흡착성 국부 얼룩을 방지할 수 있다. 이때, X축 방향은 스탬핑을 위한 몸체(100)의 진행 방향을 나타낸다. 여기서, 돌기(114)는 X축 방향으로 비대칭한 것을 예를 들어 설명하였으나, X, Y축 방향으로 대칭 형성되는 것도 가능하다.
또한, 프리즘(110)은 프리즘 피치(P)는 5～100㎛ 등의 범위 내에서 형성되되 골 깊이(H)가 일정할 경우 20㎛ 이하로 일정하게 유지하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5～15㎛ 범위 내에 형성되게 한다. 반면, 프리즘(110) 골 깊이(H)가 가변될 경우 몸체(100)의 일단에서 타단으로 갈수록 점차 가변되는 것으로, 골 깊이(H)를 일단에서 5～15㎛를 유지하다가 타단에서 15㎛ 이상으로 할 경우 골 깊이(H) 정도에 따라 휘도 조절이 가능하다.
그리고 프리즘(110)은 내각(θ)이 90～160°범위 내에 형성되며, 내각(θ)에 따른 좌우 시야각과 상하 시야각은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 일 예로 프리즘(110)의 내각(θ)이 90°일 경우에 정면휘도가 우수한 것을 알 수 있고, 120°일 경우에 시야각이 큰 것을 알 수 있다.
이렇게, 프리즘(110)이 양각이면서 프리즘(110) 산이 곡면 형성되거나, 음각이면서 설정된 골 깊이를 갖도록 형성되므로 광원에서 조사되는 광의 균일성을 확보하고 지향각을 조절하여 핫 스팟 현상을 개선할 수 있고, 휘도가 향상되며, 얼룩무늬 형태의 무라(Mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 핫 스팟(Hot Sopt)이란 광원이 발광다이오드(LED)일 경우, 점 광원 자체의 특성상 두 개 이상의 배열구조에서 발광부분이 그 외 부분보다 상대적으로 밝게 보이는 현상을 말한다. 이는 균일한 면 광원이 요구됨에 있어, 화면의 품질 및 휘도 균일도를 크게 저하시키는 요인이다.
이와 같은 핫 스팟은 몸체(100)의 표면에 형성된 프리즘(110)에 의해 도 4에 도시된 기존과는 달리 도 5에 도시된 바와 같이 개선되며 프리즘(110)의 패턴 모양, 골 깊이(H), 내각(θ) 및 피치(P) 등의 수치를 변경하여 최적의 핫 스팟 개선 결과를 획득 가능하다. 즉, 핫 스팟은 광원 앞쪽에 발생하는 휘도 불균형으로 광원 앞쪽과 광원 사이와의 휘도 편차를 이야기하며, 휘도 프로파일 그래프에서 최대값(MAX)과 최소값(MIN) 차이가 발생되는 현상이다. 이때, 균일도는 최소값/최대값 이며, 일반적으로 90% 이상의 균일도를 가지는 것이 바람직하다.
도트(Dot: 120)는 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 몸체(100)의 이면에 음각 형태 또는 음각 형태 내부에 내부 프리즘 또는 음양각 형태 중 어느 하나로 형성되며, 설정된 깊이(h), 횡단면 형상 및 면적(원형일 경우 내경: D)을 갖도록 다수 배치 형성되어 광원의 광이 몸체(100)의 프리즘(110) 방향으로 조사될 수 있도록 미세 패턴화된다. 더욱이, 도트(120)의 깊이(h), 면적은 몸체(100)의 두께에 따라 변경 가능하다. 그리고 도트(120)는 1～30㎛ 범위 내의 깊이(h)를 가지면서 1～400㎛ 범위 내의 면적(내경: D)을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 도트(120)는 도트(120) 형성시 몸체(100) 이면과의 경계 부위에 스탬퍼와 몸체(100)와의 접촉 및 가압 부위가 상이함에 따라 X축 방향으로는 대칭이고 Y축 방향으로는 비대칭한 돌기(122)가 형성된다. 이때, X축 방향은 스탬핑을 위한 몸체(100)의 진행 방향을 나타낸다. 여기서, 돌기(114)는 X축 방향으로 비대칭한 것을 예를 들어 설명하였으나, X, Y축 방향으로 대칭 형성되는 것도 가능하다.
한편, 돌기(122)는 몸체(100)의 이면에 접촉하게 배치되는 반사시트(10)와의 간격을 이격시켜 박형에서의 문제점인 흡착성 국부 얼룩(Wet out)을 방지한다. 여기서, 반사시트(10)는 광원으로부터 나오는 광을 본 실시 예의 광학판이 LCD용에 접목될 때 LCD 패널(도면에 미도시) 방향으로 반사시키는 역할을 하면서 몸체(100) 와 반사시트(10)와의 사이에 일정한 공간을 형성하여 반사광이 일정하도록 유지시키게 된다.
이때, 돌기(122)는 몸체(100)의 이면 중 도트(120)의 가장자리에 방사 형태로 일부 또는 전부에 형성되며, 1～30㎛ 범위 내의 높이를 가지면서 1～400㎛ 범위 내의 폭을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기에서와 같은 방법과는 달리 도트(120)가 몸체(100)의 표면에 형성되게 하고, 몸체(100)의 이면에 형성된 프리즘(110)이 반사시트(10)에 선 접촉하도록 하게 하여 흡착성 국부 얼룩을 방지할 수도 있다.
여기서, 도트(120) 및 프리즘(110)은 기계 가공, 반도체 포토 노광 기술 및 서스 플레이트(SUS Plate) 이외에 판 두께가 0.5mm 이하인 단단한 경도를 가지는 금속재질 등을 이용하여 레이저 도트 패턴 가공 기술 등에 의해 제작되는 스탬퍼에 의해 패턴의 미세화 구현이 가능하고 밀도(Density) 분포를 조절하여 광 조사 균일도를 향상시킬 수 있으며, 상, 하단 면적이 동일하게 하거나 하단의 면적이 상단에 비해 확장되어 구배진 형상(α: 1°～10°범위)으로 형성될 경우 광량(조도)이 상, 하단 면적을 동일하게 하는 경우에 비해 상승하게 된다. (도 10 참조)
그리고 도트(120)는 횡단면 형상이 사각형, 마름모형, 타원형, 원형, 다각형 및 폐곡선 등 중에서 어느 하나로 형성되며, 본 실시 예에서는 원형의 경우를 예를 들어 설명한다.
한편, 도트(120)의 일 실시 예는 음각 형태로, 음각 형태일 경우 도트(120)의 내부 즉, 도트(120) 내 표면에는 표면 거칠기(Ra)를 가지며, 불규칙한 표면 거 칠기(Ra) 정도에 따라 광의 산란 정도와 연관이 있다.(도 6 참조)
그리고 다른 실시 예의 도트(130)는 음각 형태 내부에 내부 프리즘(132)이 형성되는 것으로, 몸체(100)의 이면에 음각 형성되며 음각 형성된 내부 표면에 설정된 크기, 골 깊이(H1), 피치(Pitch: P1) 및 내각(θ1)을 갖도록 내부 프리즘(132)이 다수 배치 형성되어 출사각 제어에 의한 시야각 확보와 함께 광원에서 조사되는 광을 모아서 휘도 향상과 균일도를 향상시킬 수 있도록 패턴화한다.(도 9a 내지 도 9c 참조)
이때, 내부 프리즘(132)은 앞선 실시 예의 도트(120)와 같이 1～30㎛ 범위 내의 깊이(h)를 가지면서 1～400㎛ 범위 내의 면적(내경: D)을 가지도록 하면서 도트(130) 내부에 적어도 하나가 형성되어야 하며, 5～100㎛ 피치(P1) 내에 형성되도록 밀도를 조정하고, 내각(θ1)이 60～160°범위 내에 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 또 다른 실시 예의 도트(140)는 음양각 형태로, 음양각 형태일 경우 음각 형성된 도트(140) 내부 중심에 도트(140)의 형성 방향과 반대 방향으로 돌출되는 돌출부(142)가 형성된다.(도 9a 및 도 9c 참조)
여기서, 음양각 형태로 형성되는 도트(140)는 몸체(100) 이면에서부터 돌출부(142)의 끝단(저면)까지와의 체적(V1)과, 몸체(100)의 이면에서부터 도트(140) 끝단(상면)까지의 체적(V2) 비가 0.1 내지 1 이하의 범위(0.1≤V1/V2＜1) 내에서 형성되는 것이 바람직하다. 다르게는 음양각 형태로 형성되는 도트(140)가 몸체(100) 이면에서부터 돌출부(142)의 높이(h1)와, 몸체(100)의 이면에서부터 도트(140) 깊이(체적)(De)의 비가 0.1 내지 1 이하의 범위(0.1≤h1/De＜1) 내에서 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 돌출부(142)는 돌출부(142)가 형성될 도트(140) 주위를 가압하여 상대적으로 가압 부위와 이웃한 부분을 돌출시키는 방법과, 돌출부(142)가 형성될 부분 외측의 도트(140)를 가압하여 도트(140) 내부에서 돌출시키는 방법 및 도트(140)와 도트(140) 사이를 가압하여 그 사이를 돌출시키는 방법 등과 같이 가압력을 제어하는 물리적인 방법에 의해 형성시킬 수 있다.
다른 방법에 의한 돌출부(142) 형성은 스탬핑하여 도트(140)를 먼저 형성한 후 돌출부(142) 주위를 레이저를 이용하여 녹여 형성시키거나 슬릿 패턴(Slit Pattren) 적용을 위해 포토 노광 등에 의해 형성시키거나 마스크(Mask)에 따른 포토레지스트(PR) 코팅 등을 이용하여 형성시킬 수 있다.
더욱이, 내부 프리즘(132)은 도 8에 도시된 바와 같이 내각(θ1)의 변화에 따라서 광학판 상에서의 출사각이 달라지며, 광학판 사양에 따라 적합한 각도 설정이 요구된다.
즉, 내부 프리즘(132)의 내각(θ1)이 160~120° 까지는 일정한 각도로 광분포가 모여서 상하로 퍼지는 경향이 있어서 일반적인 광학시트 적용시 유리하고, 내각(θ1)이 110~90° 사이에서 광분포가 갈라지는 현상이 발생하여 확산시트의 헤이즈를 낮추거나, 프리즘시트 대체제품인 렌즈시트 적용시 유리하며, 내각(θ1)이 80 °, 70°는 광학판 상에서 중심으로 올라오는 현상이 있어서 고가의 프리즘 시트 삭제가 가능하다.
아래에서는 도트(120, 130, 140) 패턴에 있어서 헤이즈, 내경(D), 깊이(h), 각도(α)에 따른 광량을 비교한다.
Figure 112009059983793-pat00001
표 1은 도트(120, 130, 140) 패턴의 헤이즈가 27% 및 93% 일 경우에 광량을 예를 들어 비교한 표이다.
상기 표 1에서와 같이 헤이즈(Haze)가 27% 일 때보다 93% 일 경우에 광량이 큰 것을 알 수 있다. 이는 휘도 특성 향상과 시인성(視認性) 개량의 관점에서 바람직하다.
Figure 112009059983793-pat00002
표 2는 도트(120, 130, 140) 패턴의 내경(D)이 40㎛ 및 60㎛ 일 경우에 광량을 예를 들어 비교한 표이다.
상기 표 2에서와 같이 도트 내경(D)이 40㎛ 일 때보다 60㎛ 일 경우에 광량이 큰 것을 알 수 있다.
Figure 112009059983793-pat00003
표 3은 도트(120, 130, 140) 패턴의 깊이(h)가 3㎛ 및 10㎛ 일 경우에 광량을 예를 들어 비교한 표이다.
상기 표 3에서와 같이 도트 깊이(h)가 3㎛ 일 때보다 10㎛ 일 경우에 광량이 큰 것을 알 수 있다.
Figure 112009059983793-pat00004
표 4는 도트(120, 130, 140) 패턴의 각도(α)가 0° 및 10°일 경우에 광량을 예를 들어 비교한 표이다.
상기 표 4에서와 같이 도트 각도(α)가 10° 일 경우에 광량이 큰 것을 알 수 있다.
이와 같이 상기 표 1 내지 표 4를 참고하면 도트 패턴에 따른 광량의 영향은 헤이즈＞내경(D)＞깊이(h)＞각도(α) 순으로 나타남을 알 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학판은 도 11에 도시된 바와 같이 몸체(100), 프리즘(110) 및 도트(120)를 포함하되, 몸체(100) 및 프리즘(110)은 앞선 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하며, 레이저로 패턴을 가공한 스탬퍼를 이용하여 스탬핑시 도트(120)의 내부에 돌출부(142)가 형성되고, 스탬퍼와 몸체(100)와의 접촉 및 가압 부위가 상이함에 따라 몸체(100) 표면과의 경계 부위에 X축 방향으로 비대칭한 돌기(122)가 형성된다. 여기서, 돌기(122)는 X축 방향으로 비대칭한 것을 예를 들어 설명하였으나, X, Y축 방향으로 대칭 형성되는 것도 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학판은 도 12에 도시된 바와 같이 몸체(100), 프리즘(110) 및 도트(120)를 포함하되, 몸체(100) 및 프리즘(110)은 앞선 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
도트(120)는 기계 가공, 반도체 포토 노광 기술 및 서스 플레이트(SUS Plate) 이외에 판 두께가 0.5mm 이하인 단단한 경도를 가지는 금속재질 등을 이용하여 레이저 도트 패턴 가공 기술 등에 의해 제작되는 스탬퍼에 의해 패턴의 미세화 구현이 가능하고 밀도(Density) 분포를 조절하여 광 조사 균일도를 향상시킬 수 있으며, 상, 하단 면적이 동일하게 하거나 하단의 면적이 상단에 비해 확장되어 구배진 형상(θ2: 10～90°범위)으로 형성된다. 이때, 도트(120)는 상면이 경면이면서 횡단면 형상이 사각형, 마름모형, 타원형, 원형, 다각형 및 폐곡선 등 중에서 어느 하나로 형성되며, 본 실시 예에서는 원형이면서 측면이 사다리꼴 형상인 경우를 예를 들어 설명한다. 더욱이, 도트(120)와 몸체(100) 표면과의 경계 부위에 비대칭 또는 대칭 돌기가 형성될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학판은 도 13에 도시된 바와 같이 몸체(200), 구면 홈(210) 및 도트(220)를 포함하되, 텔레비전(TV)을 포함하는 모니터 또는 조명 등에 적용하는 것이 바람직하다. 나아가서는 구면 홈(210) 및 도트(220)의 위치를 랜덤 형태 또는 격자 형태로 배열 가능하다. 나아가서는 구면 홈(210) 및 도트(220)의 위치를 앞선 실시 예에서와 같이 동일하게 배열 가능하다.
한편, 몸체(200) 및 도트(220)는 앞선 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
구면 홈(210)은 몸체(200)의 표면에 음각 형성되며, 설정된 반지름(R)을 갖도록 다수 배치 형성되어 광원에서 조사되는 광을 집광할 수 있도록 미세 패턴화한다.
특히, 구면 홈(210)이 음각 형성될 경우 스탬핑하여 형성하는 과정에서 스탬퍼와 몸체(200)와의 접촉 및 가압 부위가 상이함에 따라 몸체(200) 표면과의 경계 부위에 X축 방향으로 비대칭한 돌기(212)가 형성된다. 이렇게 비대칭한 돌기(212)에 의해 그 위에 올려지는 패널과의 이격 공간을 형성하므로 상호 밀착에 의한 흡착성 국부 얼룩을 방지할 수 있다. 이때, X축 방향은 몸체(200)의 진행 방향을 나타낸다. 여기서, 돌기(222)는 X축 방향으로 비대칭한 것을 예를 들어 설명하였으나, X, Y축 방향으로 대칭 형성되는 것도 가능하다.
한편, 본 실시 예에서의 도트(220)는 도트(220)의 내부 즉, 도트(220) 내 표면에는 표면 거칠기(Ra)를 가지는 것으로 일 예만 예시하였으나, 앞선 실시 예에서와 같이 음각 형태 내부에 내부 프리즘이 형성되거나 음양각 형태로 형성될 수 있으며, 도트(220) 형성시 몸체(200) 이면과의 경계 부위에 스탬퍼와 몸체(200)와의 접촉 및 가압 부위가 상이함에 따라 X축 방향으로는 대칭이고 Y축 방향으로는 비대칭 또는 X, Y축 방향으로 대칭되는 돌기(222)가 형성된다.
이때, 돌기(222)는 몸체(200)의 이면 중 도트(220)의 가장자리에 방사 형태로 일부 또는 전부에 형성되며, 1～30㎛ 범위 내의 높이를 가지면서 1～400㎛ 범위 내의 폭을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예들에 따른 광학판을 도시한 측면도이다.
도 2 및 도 3은 상기 광학판에서 프리즘 내각에 따른 좌우, 상하 시야각을 나타낸 그래프이다.
도 4는 상기 광학판에 의한 핫 스팟 현상이 개선된 상태를 나타낸 사진이고, 도 5는 종래의 광학판에서 핫 스팟 현상이 개선되지 않은 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 상기 광학판의 이면에 반사시트가 구비된 상태를 도시한 확대도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 의한 다른 실시 예의 광학판을 도시한 측면도 및 반사시트가 구비된 상태를 도시한 확대도이다.
도 8은 상기 광학판에서 내부 프리즘의 내각의 변화에 따른 출사각을 표시한 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 9a 및 도 9c는 본 발명에 의한 또 다른 실시 예의 광학판을 도시한 측면도 및 반사시트가 구비된 상태를 도시한 확대도이다.
도 10은 상기 광학판에서 도트에 각도를 부여한 상태를 도시한 확대도이다.
도 11은 본 발명에 의한 광학판이 레이저 가공에 의한 스탬퍼에 의해 패턴 형성되는 상태를 도시한 측면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 광학판을 도시한 측면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 광학판을 도시한 측면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100, 200: 몸체 110: 프리즘
112: 면취면 114, 122, 212, 222: 돌기
120, 220: 도트 132: 내부 프리즘
210: 구면 홈

Claims (19)

  1. 측벽이 광 입사면이고, 표면이 광 출사면인 몸체;
    상기 몸체의 표면에 프리즘 산이 형성된 양각 형태 또는 골이 형성된 음각 형태의 프리즘; 및
    상기 몸체의 이면에 음각 형태의 도트;를 포함하며,
    상기 프리즘은 내각이 60～160°범위 내에 형성되고, 상기 도트는 랜덤 또는 격자 형태로 배열되며, 상기 음각 형태의 프리즘 및 도트는 상기 몸체의 표면 및 이면 위로 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 도트는 상기 음각 형성된 도트 내부 중심에 도트의 형성 방향과 반대 방향으로 돌출되는 돌출부가 형성되는 음양각 형태인 것을 특징으로 하는 광학판.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 도트는 음각 형성된 내부에 내부 프리즘이 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 도트는 음각 형성된 내부에 양각의 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 몸체 이면에서부터 상기 돌출부 끝단까지의 체적과, 상기 몸체의 이면에서부터 상기 도트 끝단까지의 체적 비가 0.1 이상 1 이하의 범위 내에서 형성되거나 상기 몸체 이면에서부터 상기 돌출부의 높이와, 상기 몸체의 이면에서부터 상기 도트 깊이의 비가 0.1 이상 1 이하의 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 도트는 상, 하단 면적이 동일 또는 하단의 면적이 상단에 비해 확장되어 구배진 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 도트는 횡단면 형상이 사각형, 마름모형, 타원형, 원형, 다각형 및 폐곡선 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 도트는 1～30㎛ 범위 내의 깊이와, 1～400㎛ 범위 내의 면적을 가지며, 돌기는 1～30㎛ 범위 내의 높이와, 1～400㎛ 범위 내의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 광학판.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 프리즘은 피치 및 깊이가 일정 또는 가변 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 프리즘 피치 및 깊이는 상기 몸체의 일단에서 타단으로 갈수록 점차 가 변되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 프리즘 피치는 5～100㎛ 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 프리즘이 음각 형성되면 그 골 깊이는 1㎛ 내지 30㎛ 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 프리즘이 양각 형성되면 상기 프리즘 산이 곡면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  15. 삭제
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체는 폴리오레핀(Polyolefin)계 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 도트는 기계 가공, 반도체 포토 노광 기술 및 서스 플레이트(SUS Plate)를 이용한 레이저 도트 가공 기술 중 어느 한 방식에 의해 제작된 스탬퍼에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  18. 측벽이 광 입사면이고, 표면이 광 출사면인 몸체;
    상기 몸체의 표면에 음각 형성되는 구면 홈; 및
    상기 몸체의 이면에 음각 또는 음양각 형태의 도트;를 포함하며,
    상기 구면 홈 및 도트는 랜덤 또는 격자 형태로 배열되며, 상기 구면 홈 및 도트 상기 몸체의 표면 및 이면 위로 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 도트는 기계 가공, 반도체 포토 노광 기술 및 서스 플레이트(SUS Plate)를 이용한 레이저 도트 가공 기술 중 어느 한 방식에 의해 제작된 스탬퍼에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
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