KR101222165B1 - 반사분광도광장치 및 이를 포함하는 배광모듈과 액정모니터 - Google Patents

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Abstract

반사 분광도광장치에 관한 것으로 이는 측면광원과 결합한 배광모듈로서 액정 모니터에 설치된다. 상기 반사반광도광장치는 일 측면은 입광면으로 정의되며 상기 측광원에서 방출한 빛이 상기 입광면을 통해 입사되는 도광층, 상기 도광층에서 출사되는 빛을 다시 상기 도광층으로 반사하는 반사층 및 상기 입광면과 수직하고, 상기 도광층의 적어도 일면에 형성되어, 상기 도광층으로 입사된 빛의 일부를 사출하는 출광면을 포함하되, 상기 반사층과 상기 도광층은 함께 압출제작되어 일체로 이루어지고, 상기 반사층과 상기 도광층 사이에는 공기 접촉면이 없다.

Description

반사분광도광장치 및 이를 포함하는 배광모듈과 액정모니터{light-guide apparatus and backlight module comprising the same and liquid crystal display comprising the same}
본 발명은 반사분광도광장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 일체성형으로 압출, 제작되어 반사, 분광과 도광 기능을 갖춘 반사분광도광장치에 관한 것이다.
도광판은 모니터 배광모듈의 빛을 인도하는 매개체로 주로 측면에 다수의 배광모듈이 배치된 에지형이고, 측방향의 광선을 도광판을 통해 모니터 정면으로 인도하여 사출하여 면판의 발광휘도와 밝기 균일을 통제하는 능력을 갖는다. 도광판의 원리는 도광판에 광선을 입사시킨 후 전반사를 발생시켜 광선을 도광판의 다른 한 단에 보내는데, 도광판의 특정구조를 이용해 도의 확산현상을 발생시켜 반사광을 도광판의 정면으로 인도한다. 이때, 도광판의 굴절율이 높을 수록 도광능력도 좋아진다. 또한 정면으로 사출하는 광선 이외 일부 광선은 도광판 아래의 반사판으로 사출되어, 반사된 광선은 다시 한 번 도광판으로 입사된다.
도면1에 도시된 종래의 기술은 미국 특허 제7,108,385호에서 제시한 발광부품의 광원모듈로 이는 일종의 도광판을 제시한 것이다. 그 중 액정패널패널 (57), 확산부재 (56), 프리즘 렌즈모듈 (55), 광원모듈 (50), 광 사출 평면(523)은 도광판 (520)과 반사판 (524), 광원모듈 (50), 회로판 (51)과 반사층 (54)을 포함하는데 상술한 각 부품은 하나의 배광모듈 (5)를 형성하게 된다.
종래 기술의 도광판은 반사판, 도광판, 확산판, 프리즘 렌즈등에 각각의 결점을 모두 포함하는데 이를 표로 정리하면 아래와 같다.
종래기술 도광판의 각 부품의 결점
항목 기능 결점
반사판(reflection plate)(524) 1.광선을 도광판 내로 반사하여 광선을 재이용함 1. 판재와의 사이에 공기층이 있어빛 손실이 발생하고 광이용율이 낮아짐.
2. 배광모듈 원가를 증가시킴.
도광판(light-guide plate)(520) 1.광선을 측방향 광원으로부터 정방향 광원으로 인도함. 1. 망점 혹은 표면구조를 이용해 광원도광부품으로 삼아야 하는데 이 부품은 매우 분명한 밝은 선이 시인되는 현상이 있어 시각적 효과가 좋지 않음.
2. 확산막을 이용해 광선 을 흩트려 광선을 균질화 시켜야 함.
확산막(diffusing membrane)(56) 1. 도광판의 밝은 선 현상을 흩트려 광선을 균질하게 하는 확산 기능
2. 도광판 광선의 균일화.
3. 프리즘 렌즈가 손상되는 것을 보호.		 1. 배광모듈 구성의 증가.
프리즘 렌즈 모듈 (55) 1. 광 수렴. 밝기 증가. 1.설계가 어렵고 가공이 쉽지 않으며 배광모듈 원가가 증가.
2.마이크로 구조가 쉽게 손상되거나 긁힘.
3.도광판 마이크로 구조에 중복적으로 가공현상이 일어남.
도면2에서 도시된 바와 같이, 종래기술의 도광판 (520)은 광선의 전도 과정에서 빛이 손실되는 문제를 가진다. 배광모듈 (5)에 반사광을 증가하는 효과를 위해 재래기술은 반사판(524)을 더 포함하는데, 이 종래의 반사판(524)과 도광판(520) 사이에 공기층(525)이 있어 광(581)의 손실율이 8%정도로 증가하여 광이용율이 낮아지고, 또한, 배광모듈 (5)의 제작과정과 원가가 증가하게 된다.
이밖에 종래기술의 도광판(520)이 만약 인쇄 도광판의 기술을 채용할 경우 인쇄 도광판이 스크린, 기름묵, 스크린 인쇄기술 등을 거치면서 제품 성능이 저해되거나 혹은 밝은 띠가 나타나는 결점이 쉽게 발생한다.
도3은 종기술의 도광판(520)에 밝은 띠 현상이 일어나는 것을 예시한 개략도이다.
도 3을 참조하면, 도광판 (520)의 출광면에 출광이 균일하지 못해 중앙부분에 선 모양의 가장 밝은 구역 (582), 다음으로 밝은 구역 (583) 및 가장 바깥의 비교적 어두운 구역(584)이 나타난다.
이상에서, 살펴본 바와 같이, 종래 기술은 도광판(520)과 반사판(524) 사이에 공기층이 있어 빛의 손실이 증가하고 배광모듈의 원가가 높고 밝은 선 현상이 두드러지며, 프리즘 렌즈의 가공에서 마이크로 구조의 손상이 쉬게 일어나는 결점 등 여러가지 면에서 개선할 부분이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이는 빛의 손실을 저하시키고 배광모듈의 원가와 밝은 선 현상을 감소시키며 프리즘 렌즈모듈이 필요하지 않는 등 장점을 가진 일종의 반사분광도광장치와 이 반사분광도광장치를 가진 배광모듈과 액정 모니터를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 일종의 반사분광도광장치를 제시하는데 이는 하나의 측면 광원과 결합하여 하나의 배광모듈로써 액정 모니터에 설치된다. 이 반사분광도광장치는 적어도 다음을 포함하는데, 일 도광층, 일 반사층과 일 출광면이 그것이다. 상기 도광층의 일 측면은 일 입광면으로 정의되고 측광원에서 발출한 빛이 입광면을 통해 상기 도광층으로 진입한다. 상기 반사층은 상기 도광층에서 상기 반사층을 향해 조사된 빛이 상기 도광층으로 되돌아오게 한다. 상기 출광면과 상기 입광면은 수직으로 도광층 내의 적어도 일 부분이 상기 출광면으로부터 사출되게 한다. 그중 상기 반사층과 상기도광층은 일체성형으로 같이 압출되며, 또 상기 반사층과 상기 도광층 사이에 공기 접촉면이 없다.
구체적인 실시예에서 이 반사분광도광장치의 도광계수 LGC는 아래 조건에 부합되어야 한다. 2.07<LGC<4.23
구체적인 실시예에서 이 반사분광도광장치는 아래 조건에 부합되어야 한다. 0.001<(t2/t1)<0.111
상기 t1은 도광층의 두께이며 상기 t2는 반사층의 두께이고, 상기 도광계수 LGC의 정의는 LGC=A/(B+C)이며,
그중 이 출광면의 일 지점에서 상기 출광면에 수직인 일 법선을 정의할 수 있고 상기 도광층에서 출광면을 향해 사출한 빛과 상기 법선 사이에는 협각θ 을 가진다. 또한 상기 협각 θ는 임계각θc보다 클 때 이 빛은 전부 도광층으로 전부 반사되어 돌아오고, 이 반사분광도광장치가 의 출광면을 떠난 광선의 각도와 강도 사이의 대응곡선도 중에서 상기 곡선도의 X축은 각도의 범위가 0도에서 90도이며, Y축은 빛의 강도이고 L1은 X축의 각도치가 임계각 θc과 동일한 수치일 때의 수직선일 때이며, L2은 X축의 각도치가 임계각 θc와 동일한 때에, X축의 각도에 20도를 더한 위치의 수직선이고, A의 수치는 상기 광형의 곡선, L2 및 X축의 세개의 선이 형성하는 구역의 면적치이고, B의 수치는 상기 광형의 곡선, L1, L2 및 X축의 네개의 선이 형성하는 구역의 면적치이고, C의 수치는 광형곡선, L1 및 X축의 세개의 선이 형성하는 구역의 면적치이다.
비교적 구체적인 실시예에서, 반사분광도광장치는 더욱 나아가 적어도 아래 중의 하나를 포함하는데,
다수의 확산입자는 도광층에 첨가되고,
하나의 분광층은 도광층에서 비교적 먼 곳의 반사층 측면에 위치하고
각기 다른 굴절율을 갖는 두 가지 플라스틱 재료는 반사층에 혼합되어 있으며,
다수의 반사입자는 반사층에 첨가되어 있고, 또한
하나의 거친 면 또는 하나의 점층모양 안개면은 이 출광면에 형성되어 있다.
비교적 구체적인 실시예 중에서,
도광층에 다수의 확산입자를 첨가할 때, 도광층 내의 확산입자와 도광층 자체의 플라스틱 기재의 굴절율의 차이(Δn)은 0.04<Δn<0.1이고, 도광층 내의 확산입자의 입자 직경은 2㎛~10㎛이며, 또 도광층 자체의 플라스틱 재료의 굴절율은 42~1.63이다.
반사분광도광장치는 분광층을 가지고 있을 때 출광면은 분광층 위에 위치하게 되고 그렇지 않으면 출광면은 도광층 위에 위치하게 된다.
반사층에 각기 다른 굴절율의 두 가지 플라스틱 재료가 혼합되어 있을 때 각기 다른 굴절율의 두 가지 플라스틱 재료의 혼합비는 7:3이고,
반사층에 다수의 반사입자를 첨가할 때 이 반사입자의 굴절율은2.2~3.2이며, 또한 첨가농도는0.5%중량백분비보다 작아야 하며, 반사입자의 입자직경은4~50㎛ 사이이며, 이 반사층 자체의 굴절율은1.6~2.5 사이이고, 반사층과 도광층의 두 굴절율의 차이는 0.05~1사이고, 또한, 이 출광면이 거친 면을 가지고 있을 때 이 출광면의 거친 정도(Ra)는1㎛<Ra<6㎛이다.
구체적인 실시예 중에서 반사분광도광장치가 분광층을 가지고 있을 때 분광층에는 다수의 확산입자가 첨가되고 분광층 내의 확산입자와 분광층 자체의 플라스틱 재료의 굴절율 차이(Δn)는 0.04<Δn<0.1 이고, 분광층 내의 확산입자의 입자직경은 2㎛~10㎛이며, 분광층 자체의 플라스틱 재료의 굴절율은 1.42~1.63이다.
구체적인 실시예 중에서 임계각 θc =sin-1(1/n)이고, 그중 n은 도광층 자체의 플라스틱 재료의 굴절율과 같으며, 또한 출광면이 거친 면을 가지고 있을 때 이 출광면의 거친 정도(Ra)는 1㎛<Ra<2.21㎛로 제한된다.
도1은 재래 기술의 발광부품의 광원모듈 개략도이다.
도2는 재래 기술의 도광판이 광선전도 과정에서 빛 손실이 발생하는 개략도이다.
도3은 재래 기술의 도광판의 밝은 띠 개략도이다.
도4는 본 발명의 반사분광도광장치의 제1실시예의 개략도이다.
도5는 본 발명의 반사분광도광장치의 제1실시예에서 광소모를 줄이는 개략도이다.
도6은 본 발명의 반사분광도광장치의 제3실시예의 개략도이다.
도7은 본 발명의 반사분광도광장치의 제2실시예의 개략도이다.
도8은 본 발명의 반사분광도광장치의 제4실시예의 개략도이다.
도9는 본 발명의 반사분광도광장치의 제5실시예의 개략도이다.
도10은 본 발명의 반사분광도광장치의 제6실시예의 개략도이다.
도11은 본 발명의 반사분광도광장치의 제7실시예의 개략도이다.
도12는 본 발명의 반사분광도광장치의 제8실시예의 개략도이다.
도13은 본 발명의 반사분광도광장치의 제9실시예의 개략도이다.
도14는 본 발명의 반사분광도광장치의 제10실시예의 개략도이다.
도15는 본 발명의 반사분광도광장치의 제11실시예의 개략도이다.
도16은 본 발명의 반사분광도광장치의 공동 압출 제작과정의 한 실시예의 개략도이다.
도17은 본 발명의 반사분광도광장치의 공동 압출 제작과정의 한 실시예의 개략도이다.
도18은 본 발명의 반사분광도광장치의 출광면에 거친 면을 형성하는 분사과정 개략도이다.
도19는 본 발명의 반사분광도광장치가 테스트시 출광면을 떠나는 광형의 각도와 빛 강도 간의 대응곡선이다.
도20은 본 발명의 반사분광도광장치의 배광모듈과 액정 모니터의 실시예도이다.
더욱 자세히 본 발명에서 제기한 반사분광도광장치와 이 반사분광도광장치를 가진 배광모듈과 액정 모니터를 묘사하기 위해 하기와 같이, 도면과 함께 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
(1)본 발명 장치(본체)의 개술:
도 4는 본 발명의 반사분광도광창치의 본체의 일 실시예를 예시한 도면이다. 도면4참조하면, 본 발명의 반사분광도광장치 (1)는 일종의 일체로 형성된도광장치로 내부에 확산입자를 포함하고, 통합 과정을 통해 단일장치로써 분광, 도광과 광반사의 효과를 가지며 다양한 측광원 (2) 형식의 대형 면판에도 응용이 가능하다.본 발명의 본체는 적어도 반사층 (11), 분광이 가능한 도광층 (12)을 포함한다. 반사분광도광창치 (1)는 간단한 일체성형의 쌍층복재(함께 압출하여 제작함)의 도광장치이다.
(2)본 발명의 반사층 (11)(하층) 개술:
본 발명의 반사분광도광장치 (1)의 여러 가지 중요한 개념 중의 하나는 측광원(2)을 이용하여 도광장치 (1)에 반사현상을 발생하고, 나아가 반사판의 사용을 대신하는데, 그중 분광이 가능한 도광층 (12)의 확산입자를 이용해 선광원 혹은 점광원을 면광원으로 형성하고 이로써 반사, 도광과 분광 효과를 달성한다. 상술한 기술을 통해 본 발명은 반사판에 인해 발생하는 빛 손실을 감소시키는데 그 주요한 방식은 분광이 가능한 도광층 (12)과 동시에 형성된 반사층 (11)이다.
도면5를 참조하면, 본 발명의 반사분광도광장치 (1)는 분광이 가능한 도광층 (12)의 아래측에 형성된 반사층 (11)을 포함하고 반사층(11)은 도광층 (12)과 동시에 형성시킴으로써, 반사분광도광장치 (1)의 본체 중의 반사층 (11)과 투명 도광층 (12) 사이에 접촉면의 공기층이 형성되지 않게 한다. 본 발명의 반사층 (11)과 도광층 (12) 사이에 공기층이 없기 때문에, 도면 2에서 예시한 바와 같은 공기층이 있는 종래의 기술과 비교할 때 본 발명의 반사분광도광장치 (1)는 광이용율이 높아진다. 즉, 반사층 (11)에 의해 반사와 도광의 효과를 동시에 가지게 되어 빛소모율을 4%이하로 저하시킨다. 또한, 본 발명의 반사분광도광장치 (1)의 제작과정이 간단하여 도광장치에 막을 붙이는 과정, 배광모듈 제작과정의 원가를 절감할 수 있다.
본 발명의 반사분광도광장치 (1)의 반사층(11)의 구체적인 실시예는 다음과 같다.
(1) 각기 다른 굴절율의 두 가지 플라스틱 재료를 혼합하거나 혹은 반사층의 플라스틱 재료에 소량의 반사입자를 첨가하는 방식으로 본 발명의 반사층 (11)을 제작한다.
(2) 만약 각기 다른 굴절율을 가진 두 가지 플라스틱 재료를 혼합하여 반사층 (11)을 제작할 때 그 다른 굴절율의 플라스틱 재료의 혼합비율은 7:3으로 한다.
(3) 만약 반사입자(111)를 첨가하는 방식으로 반사층(11)을 제작할 때 그 반사입자(111)의 굴절율은 2.2~3.2이고 첨가농도는 0.5% 중량 백분비보다 작아야 한다.
(4) 반사입자(111)의 직경은 1~100㎛ 사이이고, 가장 적합한 범위는 4~50㎛이다.
배광 모듈(5)의 반사층(11) 자체의 플라스틱 재료의 굴절율은 1.6~2.5사이이다.
(6) 반사층(11) 분광이 가능한 도광층(12)의 굴절율 차이 수치는0.05~1사이이다.
(3)본 발명의 분광이 가능한 도광층(12)(상층)개술:
본 발명의 반사분광도광장치(1)의 실시예 중에서 도광층(12)에 첨가된 다수의 마이크로 확산입자를 이용해 선광원 혹은 점광원을 면광원으로 형성하여 분광의 효과에 도달하며 그 굴절율의 차이를 이용하여 광이용율을 제고시킨다.
본 발명의 반사분광도광장치 (1)의 도광층(12)의 구체적인 실시예는 아래와 같다.
(1) 도광층(12)에 소량의 확산입자(미도시)를 첨가하거나 혹은 도광층(12)의 출광면(121)의 표면에 안개처리를 진행한다.
(2) 확산분자와 도광층(12)의 굴절율의 차이는 0.04<Δn <0.1 사이이다.
(3) 확산분자의 직경은 2㎛~10㎛사이이다.
(4) 도광층(12)의 출광면(121)의 거친 정도Ra)는1㎛<Ra<6㎛사이로 휘도와 균일도를 제고시킨다.
배광 모듈(5)의 도광층 (12) 자체의 플라스틱 기재의 굴절율은 1.42~1.63사이이다.
(4)본 발명 반사층(11)(하층)의 도광효과와 두께의 관계:
본 발명의 반사분광도광장치의 실시예 중에서 반사층 (11)의 두께와 입광량의 관계는 비교적 이상적인 범위를 얻을 수 있는데, 반사층 (11)의 두께가 본체의 총 두께(도광층(12)에 반사층 (11)을 더한 두께)의 1/10보다 크지 않는다.
(5)본 발명의 분광이 가능한 도광층 (12)(상층)의 두께, 농도와 균일도와의 관계:
본 발명의 반사분광도광장치 (1)의 실시예 중에서 분광이 가능한 도광층 (12)(상층)의 두께, 농도와 균일도의 관계 실시예는 아래와 같다.
(1) 도광판 (12)에 소량의 확산입자를 첨가하여 밝은 띠와 균일도가 좋지 못한 현상을 해결한다.
(2) 확산분자의 직경이 작을수록 동일하게 뚫고 들어가는 분포는 좁아진다.
(3) 확산분자의 직경이 클수록 동일하게 뚫고 들어가는 분포는 넓어진다.
(4) 굴절율의 차이와 필요한 첨가농도에 따라 다르고, 입자직경의 크기와 필요한 첨가농도에 따라 다르다.
본 발명의 반사분광도광장치 (1)는 도광층 (12)에 소량의 확산분자를 첨가함으로써 밝은 띠와 균일도가 고르지 못한 문제를 해결할 수 있고 광 이용율을 높인다. 확산분자와 도광층 (12) 플라스틱 기재의 굴절율의 차이 수치가0.04<Δn<0.1범위 내일 때 높은 뚫고 들어가는 비율을 유지한다.
그중 본 발명의 도광층 (12)의 두께와 확산분자와 확산분자의 농도와 휘도 및 군일도는 관련이 있다.
본 발명인 반사분광도광장치 (1)중 도광층 (12)의 거친 정도와 휘도에 영향을 주는 인소는 다음과 같다.
(1) 도광층 (12) 표면(출광면, 121)의 거친 정도는 도광판의 휘도치를 올리는 데 도움이 된다.
(2) 도광층 (12) 표면(출광면, 121) 거친 정도의 점층식 변화는 반사층의 반사입자 농도의 변화에 따라 달라진다.
도광층 (12) 표면(출광면, 121)의 거친 정도(Ra)장점:(1)분광도광판의 휘도를 증가；(2)밝은 띠 문제를 해결；(3)균일도 제고
따라서, 분광이 가능한 도광층 (12)의 출광면 (121) 거친 정도(Ra)와 휘도(L)의 관계 중 거친 정도가 1㎛에서6㎛일때가 가장 양호한 휘도를 보여준다.
(6)본 발명인 반사분광도광장치 (1a)가 가지는 3층 구조의 실시양태 개술:
도면 6을 참고하면, 이는 본 발명의 따로 3층 평판으로 설계한 반사분광도광장치 (1a)의 실시예로 일체성형의 복합재로 함께 압출 성형 제작하며 그 본체 중의 한 실시예는 아래를 포함하되,
하나의 반사층 (11a)(하층)
하나의 도광층(2a)(중간층)
하나의 분광층(13a)(상층)
도6에서 예시한 것은 본 발명인 반사분광도광장치 (1a)의 3층구조 본체의 실시예 개략도이다.
그중, 도6에서 예시한 본 발명의 반사분광도광장치 (1a) 본체 중의 반사층 (11a)(하층)을 설명하면 아래와 같다.
본 발명인 반사분광도광장치 (1a)의 본체 중의 반사층 (11a)은 주로 내부에 반사입자 (111a)를 설치하는 것을 이용해 선광원 혹은 점광원을 면광원으로 형성하여 전통적인 망점방식으로 광원을 산포하거나 혹은 전통반사판의 사용을 대체하여 반사, 도광과 분광의 효과에 도달한다.
본 발명은 도면2의 재래기술이 반사조각 공기간격으로 인해 발생되는 빛 소모를 해결하였고 주로 도광층 (12a)과 동시에 형성된 반사조각 혹은 반사층 (11a)이 도광층 (12a)의 한 측(하측면)을 이용해 한 층의 반사층 (11a)을 증가시켜 이 도광장치 (1a)와 동시에 형성되게 하고 이 반사층 (11a)(하층)과 도광층 (12a)(중간층)사이에 공기 접촉층이 없게 한다.
본 발명의 반사층 (11a)과 도광층 (12a)사이에 공기층이 없기 때문에 도면 2의 재래기술과의 비교에서 본 발명의 반사분광도광장치 (1a)는 광이용율을 제고시키고 효과적으로 빛 손실을 저하시킨다. 동시에 제작과정이 간단화되어 도광장치의 반사조각을 막에 붙이는 과정, 배광모듈의 제작과정과 원본을 감소시킨다.
본 발명의 반사분광도광장치 (1a)의 반사층 (11a)의 비교적 실시예는 아래와 같다.
(1)각기 다른 굴절율 플라스틱 재료에 혼합하거나 혹은 소량의 반사입자 (11a)를 첨가한다.
(2)각기 다른 굴절율 플라스틱 재료의 혼합비율은 7:3이다.
(3)반사입자 (11a)의 굴절율은 2.2~3.2이고 첨가농도는 0.5%보다 작다.
(4)반사입자 (11a)의 직경은 1~100㎛사이이고, 가장 적합한 범위수치는 4~50㎛이다.
배광 모듈(5)의 반사층 (11a)의 굴절율은 1.6~2.5 사이이다.
(6)반사층 (11a)과 분광층(13a)의 굴절율의 수치는 0.05~1사이이다.
상술한 조건 하에서 비교적 양호한 광반사율을 얻을 수 있고 빛 손실을 감소시킨다.
도 6은 본 발명의 반사분광도광장치 (1a)의 본체 중의 분광층(13a)을 예시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예 중에서 이 분광층(13a)은 이 도광층의 비교적 먼 곳의 반사층의 측변에 위치하고 더욱 분광층(13a) 중의 확산입자(131a)를 이용해 선광원 혹은 점광원을 면광원으로 형성시키며 분광의 효과에 발생하고 굴절율을 이용해 광이용율을 제고한다.
구체적인 실시예에 근거하여 본 발명인 반사분광도광장치의 본체 중의 분광층(13a)은 아래와 같다.
(1)분광층(13a)중에 소량의 확산분자(131a)를 첨가하거나 분광층(13a)의 출광면 (132a)의 표면에 안개처리를 진행한다.
(2)확산입자(131a)와 분광층(13a)의 플라스틱 기재의 굴절율은 0.04<Δn <0.1사이이다.
(3)확산입자(131a)의 직경은 2㎛~10㎛사이이다.
(4)분광층(13a)의 출광면(132a) 표면의 거친 정도(Ra)는 1㎛<Ra<6㎛사이이며, 휘도와 균일도를 제고시킨다.
배광모듈(5)의 분광층(13a)의 자체 플라스틱 기재의 굴절율은 1.42~1.63사이이다.
본 발명인 반사분광도광장치(1a)의 본체 중의 분광층(13a)의 두께, 농도와 균일도의 관계는 다음과 같다.
(1) 분광층(13a)은 소량의 확산입자(131a)를 첨가하여 밝은 띠와 균일도가 불량한 현상을 해결할 수 있다.
(2) 확산입자(131a)의 입자직경이 작을수록 광이 동일한 영역을 관통하는 분포는 좁아진다.(3) 확산입자(131a)의 입자직경이 클수록 광이 동일한 영역을 관통하는 분포는 넓어진다. (4) 분광층(13a)의 두께, 농도와 균일도는 굴절율의 차이와 필요한 첨가농도의 변화따라 달라질 수 있고, 또한, 입자직경의 크기와 필요한 첨가농도의 변화에 따라 달라질 수 있다.
본 발명인 반사분광도광장치(1a) 본체 중의 도광층(12a) 은 본 발명인 실시예 중에서 소량의 확산입자(미도시)를 첨가시켜 밝은 띠와 균일도가 불량한 문제를 해결하고 광이용율을 제고한다, 확산입자와 도광층 (12a) 플라스틱 기재의 굴절율의 차이는 0.04<Δn<0.1의 범위내에 있으며 높은 광 관통 비율상태를 유지한다.
또한, 분광층(13a)과 도광층(12a)의 두께비, 분광층(13a)과 확산입자(131a)의 농도는 휘도와 균일도와 관련된다..
본 발명의 반사분광도광장치(1a)의 구제적인 실시예에서 도광층 (12a)의 모양과 분광층(13a)의 출광면 (132a)의 거친 정도는 아래와 같다.
(1) 분광층(13a) 표면이 평평하지 않을 때 도광판 휘도치를 제고시킨다. (2)분광층(13a)의 출광면(132a) 표면의 거친 정도는 반사층(11a)의 반사입자 (111a)의 농도에 따라 달라진다.
상기에서와 같이, 분광층(13a)의 출광면 (132a) 표면의 거친 정도(Ra)를 조절할 때의 장점은 다음과 같다.
(1)도광판 휘도의 증가；(2)밝은 띠 문제의 해결；(3)균일도 제고
따라서 본 발명인 반사분광도광장치(1a)의 분광층(13a)의 출광면(132a)의 거친 정도(Ra)와 휘도(L)의 관계 중에서 거친 정도는 1㎛에서 6㎛ 사이에서 가장 양호한 휘도를 얻는다.
(7)본 발명인 반사분광도광장치 본체의 구제적인 구조의 기타 여러 가지 실시예는 다음과 같다.
제1실시예:도면5에서와 같이, 반사분광도광장치(1)의 본체는 일체성형된 분광가능한 도광층(12)과 반사층(11)으로 구성된 양층구조이다. 그 중 상층의 도광층 (12)의 윗표면, 즉 출광면()121)은 점층모양 안개면이며, 하층의 반사층 (11)는 반사입자 를 포함하고 있으며, 반사층 (11)의 상, 하 두 표면은 평면이다.
제2 실시예:도 7에서와 같이 반사분광도광장치(1b) 본체는 일체성형되고 분광이 가능한 도광층(12b)과 반사층(11b)으로 구성된 양층구조이다. 그 중 상층에 위치한 도광층(12b)은 확산입자(122b)를 가지고 있으며, 도광층 (12b)의 윗평면, 즉출광면(121b)은 점층모양의 안개면이다. 하층에 위치한 반사층 (11b)은 반사입자 (111b)를 가지고 있으며, 반사층 (11b)의 상, 하 두 표면은 평면이다.
제3실시예:도면6에서와 같이 반사분광도광장치 (1a) 본체는 일체성형된 분광층(13a), 도광층 (12a)과 반사층 (11a)으로 구성된 3층구조이다. 그중 상층에 위치한 분광층(13a)에는 확산입자(131a)를 가지고 있으며 분광층(13a)의 윗표면즉, 출광면(132a)은 점층모양의 안개표면이다. 중간층에 위치한 도광층(12a)은 투명 도광재질로 구성되며 확산입자를 첨가하지 않아도 된다. 하층에 위치한 반사층(11a)은 반사입자 (111a)를 가지고 있으며 반사층 (11a)의 상, 하 두 표면은 평면이다.
제4실시예:도8에서와 같이, 반사분광도광장치(1c) 본체는 일체성형된 분광층(13c), 도광층 (12c) 및 반사층 (11c)으로 구성된 3층구조이다. 그중 상층에 위치한 분광층(13c)은 확산분자를 첨가하지 않아도 된다. 그러나, 그 윗표면, 즉, 출광면(132c)은 점층모양의 안개면이다. 중간층에 위치한 도광층 (12c)에는 확산입자(122c)를 가지고 있으며, 하층에 위치한 반사층(11c)은 반사입자(111c)를 가지고 있고 또 반사층 (11c)의 상, 하 두 표면은 평면이다.
제5실시예:도면 9에서와 같이 반사분광도광장치(1d) 본체는 일체성형된 분광층(13d), 도광층 (12d)및 반사층(11d)으로 구성된 3층구조이다. 그중 상층에 위치한 분광층(13d)은 확산분자(131d)를 가지고 있으며, 그 윗표면, 즉, 출광면(132d)은 점층모양의 안개면이다. 중간층에 위치한 도광층 (12d)은 확산입자(122d)를 가지고 있으며, 하층에 위치한 반사층 (11d)은 반사입자(111d)를 가지고 있고, 반사층 (11d)의 상, 하 두 표면은 평면이다.
제6실시예:도면 10에서와 같이 반사분광도광장치(1e) 본체는 일체성형된 분광층(13e), 도광층 (12e)과 반사층(11e)으로 구성된 3층구조이다. 그중 상층에 위치한 분광층(13e)은 확산분자(131d)를 포함하지 않으나, 그 윗표면, 즉, 출광면(132e)은 점층모양의 안개면이다. 중간층에 위치한 도광층(12e)은 확산입자(122ed)를 포함하지 않으며, 하층에 위치한 반사층(11e)은 반사입자 (111e)를 가지고 있고, 반사층 (11e)의 상, 하 두 표면은 평면이다. 본 실시예에서 분광층(13e)과 도광층 (12e)의 플라스틱 재료의 굴절율은 다른데, 만약 분광층(13e)과 도광층 (12e)이 같은 굴절율의 플라스틱 재료를 채용할 때는 실질적으로 도면 4의 실시예와 같다.
제7실시예:도면11에서와 같이 반사분광도광장치(1f) 의 본체는 함께 압출 제작된 일체성형의 반사분광도광장치로 이는 분광층(13f), 도광층 (12f)과 반사층 (11f)으로 구성된 3층구조이다. 그중 상층에 위치한 분광층(13f)는 확산입자를 포함하지 않으나,그 윗표면, 즉,출광면(132f)은 거친 면이고, 중간층에 위치한 도광층(12f)은 확산입자(122f)를 포함하며, 하층에 위치한 반사층(11f)은 반사입자(111f)를 가지며, 출광면132f은 거친 정도의 분포를 통제할 수 있는 거친 면이며 반사분광도광장치(1f) 본체의 도광 균일성을 통제하여 휘도를 제고할 수 있다. 이에, 본 발명은 종래 기술의 인쇄 망점을 대체하는 기능을 갖는다. 또 이 거친 면은 반사분광도광장치와 일반적으로 상용하는 분광층(13f) 윗표면의 광학막(미도시) 사이의 흡착현상을 줄일 수 있다. 본 발명의 반사분광도광장치 (1f)의 분광층(13f), 도광층(12f)과 반사층 (11f)의 3층 사이에는 공기층이 없고 도면2에서 예시한 종래 기술과 비교할 때 본 발명의 반사분광도광장치 (1f)는 광이용율을 제고하고 효과적으로 프레넬 반사로 인해 조성된 빛 손실을 저하시키며, 또한, 따로 반사판을 배치하여, 반사광을 다시 이용할 필요가 없다. 본 발명의 반사분광도광장치(1f)는 배광모듈에 응용되어 모듈구조를 간소화시키고 모듈원가를 절감시킨다.
제8실시예:도면12에서와같이 반사분광도광장치 (1g)의 본체는 함께 압출제작된 일체성형의 반사분광도광장치로 이는 분광층(13g), 도광층 (12g)과 반사층 (11g)으로 구성되는 3층구조이다. 그중 상층에 위치하는 분광층(13g)에는 확산입자(131g)(분광과 불균일한 광을 가리는 효과를 가짐)를 가지며, 그 윗표면, 출광면(132g)은 거친 정도의 분포를 통제할 수 있는 거친 면이며, 중간층에 위치하는 도광층 (12g)은 확산입자를 가지지 않으며, 하층에 위치한 반사층 (11g)에는 반사입자 (111g)를 가지며, 또 반사층 (11g)의 상, 하 두 표면은 평면이다.
제9실시예:도면13에서와 같이 반사분광도광장치(1h) 의 본체는 압출로 제작된 일체성형의 반사분광도광장치로 분광이 가능한 도광층 (12h)과 반사층 (11h)으로 구성된 양층구조이다. 그중 상층에 위치한 도광층 (12h)에는 확산입자(122h)를 가지지 않으나 그 윗표면, 즉, 출광면(121h)은 거친 정도의 분포를 통제하는 거친 면이고, 하층에 위치한 반사층 (11h)은 반사입자 (111h)를 가지며, 반사층 (11h)의 상, 하 두 표면은 평면이다.
제10실시예:도면 14에서와 같이 반사분광도광장치 (1i) 의 본체는 압출로 제작된 일체성형의 반사분광도광장치로 분광층(13i) ,도광층(12i)과 반사층 (11i)으로 구성된 3층구조이다. 그중 상층에 위치한 분광층(13i)은 확산입자(131i)를 가지며, 그 윗표면, 즉, 출광면(132i)은 거친 정도의 분포를 통제하는 거친 면이고, 중간층에 위치한 도광층(12i)은 확산입자(122i)를 가지고 있으며, 하층에 위치한 반사층 (11i)에는 반사입자 (111i)를 가지고 있으며 반사층 (11i)의 상, 하 표면은 평면이다. 본 실시예에서 분광층(13i)과 도광층 (12i)의 플라스틱 재료의 굴절율은 다르며, 만약 분광층(13i)과 도광층 (12i)은 서로 다른 굴절율의 플라스틱 재료를 기재로 하며 분광층(13i)과 도광층 (12i) 내의 확산입자(131i, 122i)가 같을 때는 실질적으로는 도면 13의 실시예와 같다.
제11실시예:도면 15에서와 같이 반사분광도광장치 (1j)의 본체는 분광층(13j), 도광층 (12j)과 반사층 (11j)으로 구성된 3층구조이다. 그중 상층에 위치한 분광층(13j)은 확산입자를 포함하지 않고, 그 윗표면, 즉, 출광면(132j)은 거친 정도의 분포를 통제하는 거친 면이고, 중간층에 위치한 도광층(12j)은 확산입자(122i)를 가지지 않으며, 하층에 위치한 반사층(11j)은 반사입자 111j)를 가지고 있으며 반사층 (11j)의 상, 하 표면은 평면이다.
도면 16과 17을 참고하면 이는 각각 본 발명으로 반사분광도광장치를 제조하는 압출 제작과정의 한 실시예 블럭도와 개략도이다.
도면 9에서 예시된 바와 같이, 일체성형의 3층구조를 가진 본 발명의 반사분광도광장치 (1d)의 공통 압출하는 제작과정을 예로 들어 보면, 먼저 각각 반사층(11d)을 형성하는 반사입자(111d)를 가진 플라스틱 재료를 압출기(1)의 재료통(21)에 넣고 도광층 (12d)을 형성하는 각기 다른 직경 입자와 굴절율의 확산입자(122d)를 함유한 플라스틱 재료를 주압출기의 재료통(22)에 넣고 또한 분광층(13d)을 형성하는 각기 다른 직경과 굴절율을 함유한 확산입자(131d)를 포함하는 플라스틱 재료를 압출기의 부압출기(2) 재료통(23)에 넣는다. 그중 도광층 (12d)과 분광층(13d)에서 사용한 플라스틱 재료와 확산입자(122d, 131d)는 동일한 재료이다. 이어 이러한 재료통(21, 22, 23) 중의 플라스틱 재료는 각각 나선막대로 혼합제련(24)한 후 압출기의 틀(T Die)(25)의 주, 부층에 넣는다. 그런 후 다시 R1, R2및R3 롤러로 압출성형해 내어 본 발명인 일체성형(all in one)의 분광도광장치(1d)가 완성된다. 종래 기술과 비교면, 막을 입히는 방식을 통해 도광층 아래표면에 한 층의 반사층을 입히는 종래 기술과는 달리 본 발명은 압출로 일체성형하는 것이므로, 확실히 제조과정 상의 편리함과 진보성을 가지고 있다.
도 18은 본 발명의 반사분광도광장치의 출광면에 거친 면을 형성하는 분사제조과정의 개략도이다.
도 18을 참조하면, 본 발명에서 반사분광도광장치의 출광면의 거친 면은 , 분광층(3층구조 실시예) 혹은 분광이 가능한 도광층(양층구조 실시예)의 윗표면에 형성된 거친 면으로서, 그 거친 정도는 분사장치 (31)의 분사압력(p), 사속도(v), 분사입(32) 및 공통으로 압출하는 과정에서의 롤러표면 거리(d)로 통제될 수 있다. 이 거친 면의 거친 정도는 본 발명의 반사분광도광장치의 출광면과 광학막 간의 정전흡착정도 및 도광능력의 균일성에 영향을 미치는데, 이는 아래 표2에서 예시된 바와 같다.
출광면의 거친 정도와 광학막 조각 흡착정도의 관계
실시예A 실시예B 실시예C 실시예D 실시예E
d (mm) 220 220 220 220 220
p (MPa) 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38
v (m/min) 15 12 8 4 1
출광면의 거친 정도Ra (㎛) 0.07 0.46 1.35 2.21 2.52
광학막 흡착정도 흡착이 용이 비교적 흡착되지 않음 더 흡착되지 않음 더 흠착되지 않음 더 흡착되지 않음
상기 표2에서 본 발명 중의 반사분광도광장치의 출광면에 형성된 거친 면의 거친 정도(Ra)는 0.46 ㎛보다 작을 때 비교적 쉽게 반사분광도광장치의 출광면과 광학막 사이의 정전 흡착현상이 심해져 쉽게 긁히는 손상을 입게 된다. 또한, 거친 정도(Ra)가 2.21 ㎛보다 클 때 광선의 취출효과가 증가되어 반사분광도광장치의 출광 균일도가 하강할 우려가 있으며, 거친 정도(Ra)가 6 ㎛보다 클때, 그 출광품질은 심지어 품질관리를 통과하지 못할 수도 있다.. 따라서 본 발명에서 반사분광도광장치의 출광면에 형성된 거친 면의 거친 정도를 0.46 ㎛에서 2.21 ㎛사이로 통제해야 한다. 특히 1 ㎛에서 2.21 ㎛사이가 가장 양호하다.
본 발명 중에서 분광층, 도광층과 반사층의 플라스틱 재료는 모두 현재 일려진 플라스틱 재료에서 선택하며, 예를 들어 아크릴(polymethylmethacrylate； 간칭PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate；간칭PC), 폴리에칠렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate；간칭PET)、MS등등에 국한되지 않는다. 분광층과 도광층 중에 첨가된 확산입자 역시 현재 알려진 재료에서 선택 가능한데 예를 들어, PMMA미립자, PC미립자, PET미립자, MS미립자 등에 국한되지 않는다. 반사입자 역시 현재 알려진 재료에서 선택 가능한데, 예를 들어, SiO2미립자, TiO2미립자, PMMA미립자 등에 국한되지 않는다.
본 발명의 반사분광도광장치로 말하면, 함께 압출하여 일체성형하여 전술한 광이용율을 높이고, 빛 손실을 절감시키며, 다시 따로 반사판을 사용할 필요가 없으며, 간단화된 모듈구조와 배광모듈의 원가를 저하시키고 광학막의 정전흡착현상을 경감시키는 장점을 가지는 것 외에도 도광의 광학효과(빛 균일성, 휘도, 품질 등)의 제고한다.
도 19는 도 7에 예시된 반사분광도광장치의 테스트시 출광면과 광형 각도와 광 강도 사이의 대응곡선도이다.
도 19를 참조하면, 대응곡선도의 X축은 0도에서 90도 범위를 갖는 각도이며, 또 Y축은 빛의 강도수치이다. 도7에서 예시한 것은 본 발명의 반사분광도광장치 (1b)의 구조를 예로 든 것인데, 이 반사분광도광장치 (1b)의 본체는 압출제작으로 일체성형된 쌍층의 평평한 판모양 구조이며, 이는 상층에 위치하며 확산입자를 첨가하는 분광이 가능한 도광층 (12b)(그 두께는 t1), 하층에 위치하며 반사입자를 첨가한 반사층 (11b)(그 두께는 t2)을 포함하고, 반사층 (11b)의 상, 하 두 표면은 평면이다. 반사분광도광장치 (1b) 본체의 도광층 (12b)의 한 측면은 하나의 입광면 (15)이고, 입광면 (15) 옆에는 하나의 측광원 (2)이 있어 하나의 빛 (20)을 발생시키고 이 빛(light) (20)은 입광면 (15)을 경유해 반사분광도광장치(1b)의 도광층(12b)에 입사된다. 도광층(12b)과 반사층 (11b)이 서로 인접하는 표면(즉 도광층 (12b)의 아래면, 혹은 반사층 (11b)의 윗면)은 반사면 (112)이 되고, 도광층 (12b)과 비교적 먼 반사층 (11b)의 측표면(즉 도광층 (12b)의 윗면)은 하나의 출광면 (121b)이다. 이 입광면 (15)과 출광면 (121b)은 상호 수직이다. 이 출광면 (121b)의 어느 한 지점은 이 출광면 (121b)과 수직인 하나의 법선N으로 정의될 수 있다. 반사층 (11b)의 특성으로 인해 도광층(12b) 내부에 들어온 빛 (20)이 반사면 (112)으로 입사될 때, 만약 이 빛 (20)의 진행방향과 이 반사면 (112)이 수직이 아니면, 이 빛은 반사면 (112)에 의해 반사되어 도광층 (12b)으로 굴절되어 돌아온다. 그러나 도광층(12b) 내부에서 나가는 빛 (20)이 출광면 (121b)을 비출 때는 이 빛 (20)의 진행방향과 이 출광면 (121b)의 법선N사이의 협각θ 크기의 차이에 따라 반사 혹은 출광의 두 가지 다른 광학효과를 나타낸다.
도면 19에서와 같이 분광이 가능한 도광층(12b)과 이 출광면(121b)에 접근된 곳에 하나의 검측면 (detector 123) 을 정의할 수 있는데, 도광층 (12b) 내부에서 나가는 빛 (20)이 출광면(121b)으로 비춰질 때 이 빛(20)과 이 검측면(detector 123)상의 하나의 법선N사이의 협각은 θ이다. 도면 19에서 예시한 테스트 직후 출광면 (121b)을 떠난 광형의 각도θ와 빛 강도 사이의 대응곡선도 의 수직선(L1, L2) 및 구역A, B, C의 정의는 아래와 같다.
수직선L1:L1이 가리키는 것은 도광층의 재료의 광굴절 임계각θc이다 임계각은 θc =sin-1(1/n)이다. 본 실시예에서 도광층의 굴절율n=1.58일 경우를 예로 들어, n=1.58을 식에 대입하면, 임계각이 θc=39.26°(약 40°임)으로 계산된다. 따라서 수직선L1은 도19의 곡선도 중에서 X축에 표시된 각도는 39.26°(약 40°)되는 위치이다.
수직선L2:L2이 가리키는 것은 전술한 임계각 θc에 다시 20도 각의 위치를 더한, 즉 sin-1(1/n)+20 °의 각도이다. 따라서 수직선L2는 도19 곡선도 중에서 X축에 표시된 각도가 59.26°(약 60°)인 위치이다.
A면적(도광구) :A가 가리키는 것은 비교적 큰 각도θ의 빛이 도광층의 출광면을 통해 전부 반사되어 외부로 출사될 때를 상정한 것이다. 도 19에서 A의 수치는 광형곡선, L2와 X축 3개 선으로 틀 지워진 구역의 면적치와 동일하다.
B면적(간접 출광구) :B가 가리키는 것은 빛과 검측면 상의 법선 간의 각도가 협각θ이 아닌 때를 상정한 것이다. 이는 임계각θc보다 크고 θc+20 °의 범위 내에 있을 때 출광면에서의 전반사 후 도광층 내에 첨가된 확산입자(beads)에 의해 확산되어, 빛을 출광면 방향으로 바르게 가게하여 출사율이 높게 만든다. 도19에서 B의 수치는 광형 곡선, L1, L2와 X축 모두 4개 선으로 틀 지워진 구역의 면적치와 동일하다.
C면적(직접 출광구) :C가 가리키는 것은 빛과 검측면 상의 법선 사이의 협각 θ일 때를 상정한 것이다. 이는 임계각θc보다 작고, 이 때 빛은 직접 출광면을 떠나 사출된다. 도19에서 C의 수치는 광형 곡선 L1과 X축 등 3개의 선으로 틀 지워진 구역의 면적과 동일하다. 도19에서 예시한 바와 같이 도광층에 확산입자(beads)를 첨가하지 않을 때 C의 수치는 0이다.
도광계수(light guide coefficient；간칭LGC)의 정의는 LGC=A/(B+C)이다.
LGC치수가 클수록 도광장치의 도광능력이 좋아지는 것을 표시하며, LGC치가 작을수록 도광장치의 취광능력이 좋아지는 것을 표시한다. 만약 도광능력이 너무 높으면 출광면의 밝기가 부족하게 되고, 상대적으로 취광능력이 너무 높으면 출광면 전단(입광면단에 근접)의 밝기가 더욱 커진다..
본 발명의 실시예들 중에서 t1은 분광이 가능한 도광층 (12b)의 두께이며, 또 이 반사분광도광장치(1b)의 본체는 양층구조이며 독립적인 분광층이 없다. 그러나 만약 따로 분광층의 3층구조를 가지는 반사분광도광장치의 본체에서는 t1이 가리키는 것이 분광층과 도광층 양자의 두께를 더한 것이며, t2는 여전히 반사층의 두께를 가리킨다.
본 발명의 반사분광도광장치의 전술한 도면 4에서 15에서 제시한 각 실시예의 구조는 압출제작으로 일체성형한 반사층과 도광층 사이에 공기 접촉면이 없는 기술특징 이외에 만약 아래 두 개의 조건을 부합시킬 때 더욱 양호한 휘도와 고균일도 출광의 양호한 광학효과를 가진다.
0.001<(t2/t1)<0.111；및 2.07<LGC<4.23. 그중 t2, t1과 LGC 수치의 정의는 도19에서 예시한 실시예와 동일하다.
만약 (t2/t1)의 수치가 0.001보다 작을 때 반사층 두께가 너무 얇아 반사율이 저하되며 더욱 큰 빛 손실을 가져온다. 만약 (t2/t1)의 수치가 0.111보다 클 때 도광층이 너무 얇아 반사분광도광장치의 분광효과가 나빠진다. LGC수치가 2.07보다 작을 때 도광층의 취광효율이 너무 좋아 균일도가 낮아지게 되어 출광면에서 출광하는 광학품질이 나빠지게 된다. LGC수치가 4.23보다 클 때 도광층의 취광효율이 너무 나빠 출광면의 출광 휘도가 부족하게 된다.
본 발명의 반사분광도광장치의 LGC수치가 2.07~4.23사이로 통제하기 위해 어떤 변화원인이 LGC의 상수를 조정할 수 있는지 검토해야 한다. 도19에서 예시한 곡선에서 알 수 있듯이 도광층에 확산입자(beads)를 첨가하지 않았을 때 취광능력이 나쁘고 도광능력은 오히려 좋아져 출광의 광선분포가 대부분 큰 시각에 집중된다. 따라서 반사분광도광장치의 도광층에 적당한양의확산입자 및 적당한 입자 직경을 갖는 확산 입자를 첨가한 후 도광장치의 도광능력과 취광능력 양자가 평형을 이루어 휘도가 높고 균일한 출광의 양호한 광학효과를 얻을 수 있다. 확산입자를 첨가한「량(농도)」과「입자직경」이 반사분광도광장치의LGC수치에 미치는 영향정도에 대해 이해하기 위해 본 발명은 다양한 직경을 갖는 입자, 다양한 종류의 농도와 굴절율의 확산입자를 채용하고 도면 19에서 예시한 실시예의 계산방식에 의거해 아래 표3, 표4 및 표5의 수치를 도출하였다.
각 표 중의 Δn은 확산입자의 굴절율과 도광층 플라스틱 재료의 굴절율의 차이이다. A、B+C、LGC 수치의 정의는 도19에서 제시한 실시예와 동일하다.
확산입자(Beads)입자직경이 2㎛일 때 Beads 의 농도와 도광계수(LGC)의 관계
Beads농도 0.0001wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 208498.01 207879.91 208735.26 209104.37 208264.72 208867.13
B+C 51324.80 51636.67 51026.89 50997.63 50771.04 51353.73
LGC 4.06 4.03 4.09 4.10 4.10 4.07
Beads농도 0.002wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 208437.12 210590.23 210011.17 209334.61 210016.40 209428.39
B+C 51766.93 50834.07 51113.76 52110.23 51520.57 51416.40
LGC 4.03 4.14 4.11 4.02 4.08 4.07
Beads농도 0.05wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 211325.54 210338.55 206829.33 202062.28 195007.11 186715.50
B+C 51561.46 52193.76 53707.08 55446.51 58937.18 62006.60
LGC 4.10 4.03 3.85 3.64 3.31 3.01
Beads농도 0.2wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 211310.68 200821.40 187478.11 169020.76 155730.88 148640.25
B+C 52697.47 56800.31 61649.31 68791.45 68945.72 69431.03
LGC 4.01 3.54 3.04 2.46 2.26 2.14
확산입자( Beads )의 직경이 6㎛일 때 Beads 농도와 도광계수(LGC)의 관계
Beads농도 0.0001wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 208371.06 208061.37 207466.43 208391.74 208565.21 208288.71
B+C 51349.88 50656.52 50817.76 51484.79 51175.75 51711.57
LGC 4.06 4.11 4.08 4.05 4.08 4.03
Beads농도 0.002wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 209419.68 209793.86 210171.42 209341.85 211353.26 210570.89
B+C 52123.54 51249.90 51044.58 51003.34 51273.76 51728.06
LGC 4.02 4.09 4.12 4.10 4.12 4.07
Beads농도 0.05wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 211223.55 209344.29 208811.13 204968.58 206007.14 202145.27
B+C 50973.60 51093.70 52745.58 52590.55 54850.59 54963.03
LGC 4.14 4.10 3.96 3.90 3.76 3.68
Beads농도 0.2wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 210548.02 210604.38 202317.62 196428.65 183832.05 175748.16
B+C 51287.74 53305.66 54756.06 59955.21 62759.34 63918.79
LGC 4.11 3.95 3.69 3.28 2.93 2.75
확산입자( Beads ) 입자직경이 10㎛일 때 Beads 농도와 도광계수(LGC)의 관계
Beads농도 0.0001wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 207699.87 207319.62 207805.80 209704.41 207954.00 208759.94
B+C 51876.95 51435.20 51022.44 51367.43 51088.77 50994.87
LGC 4.00 4.03 4.07 4.08 4.07 4.09
Beads농도 0.002wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 208744.84 209090.01 210317.62 209756.59 208942.29 209406.64
B+C 51387.45 52279.72 51767.20 51445.50 51220.61 51898.92
LGC 4.06 4.00 4.06 4.08 4.08 4.03
Beads농도 0.05wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 211517.72 209612.25 211047.21 209318.93 207945.61 204441.15
B+C 50787.01 50599.69 51987.83 53262.51 53207.72 55027.92
LGC 4.16 4.14 4.06 3.93 3.91 3.72
Beads농도 0.2wt%
Δn 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A 209959.50 210219.32 206134.73 200487.73 191672.69 187296.05
B+C 51185.03 52108.09 55025.42 55691.66 58555.79 62352.86
LGC 4.10 4.03 3.75 3.60 3.27 3.00
상술한 표3에서 5의 내용에서 알 수 있듯이 확산입자의 농도가0.002wt%보다 작을 때 각기 다른 굴절율의 확산입자(즉, 다른Δn수치)가 도광계수(LGC수치)에 끼치는 영향이 작다. 따라서 동일한 거친 분포의 거친 면에 설계된 출광면은 확산입자의 굴절율의 변화가 도광계수에 미치는 영향정도를 비교적 덜 고려할 수 있다. 확산입자의 농도가 0.05wt%보다 클 때 확산입자의 다른 굴절율(즉, 다른 Δn수치)은 도광계수에 대해 미치는 영향이 비교적 크고, 따라서 확산입자 굴절율의 조정으로(즉 다른 굴절율을 가진 재질의 확신입자를 사용)도광계수와 출광면의 출광 균일도와 품질을 조정할 수 있다. 또한, 전술한 각기 다른 굴절율의 확산입자로 도광계수를 조정하는 외 확산입자의 입자직경 혹은 농도로 도광게수를 조정할 수 있으며, 이에 따라, 본 발명의 반사분광도광장치의LGC수치는 2.07~4.23사이로 통제될 수 있다.
도 20은 본 발명의 반사분광도광장치가 하나의 액정 모니터에 사용되는 실시예를 예시한 개략도이다.
도 20을 참조하면, 이 액정 모니터는 하나의 배광모듈과 이 배광모듈에 위치한 하나의 액정패널 (57)을 포함하고 있다. 이 배광모듈은 나아가 하나의 측광원(edge light source) (2), 하나의 광학막(optical membrane) (590) 및 본 발명의 반사분광도광장치 (1d)를 포함한다. 도면 9에서 예시한 실시예를 예로 들면, 이 반사분광도광장치(1d)의 본체는 일체성형된 분광층(13d), 도광층 (12d)과 반사층 (11d)으로 구성된 3층구조이다. 도광층(12d)의 옆측면은 하나의 입광면 (15d)으로 정의되며, 이 측광원 (2)에서 발출한 빛은 이 입광면 (15d)을 경유하여, 도광층(12d)내부로 입사된다. 반사층 (11d)은 이 도광층(12d)에서 반사층(11d)으로 비춰진 빛을 도광층 (12d)으로 반사시킨다. 이 출광면(132d)은 분광층(13d)의 윗표면에 위치하고 입광면 (15d)과 수직이어서 도광층 (12d)내로 제공되는 이 빛은 적어도 일부가 이 출광면 (132d)을 통해 외부로 사출된다. 이 광학막(590)은 출광면(132d)에 덮여있어 출광의 광학품질을 개선하고 균일효과를 개선한다. 이 액정패널(57)은 광학막(590)에서 비교적 먼 도광층 (12d)의 측면에 위치하고 있다.
상술한 실시예는 본 발명의 응용범위를 제한 하는 것이 아니고 본 발명의 보호범위는 본 발명의 특허청구범위의 내용에서 정하는 기술사상과 그에 따른 균등한 변화에 모두 포함되는 범위이다. 즉, 본 발명의 특허청구범위에서 어떠한 균등한 변화와 수식을 가했을 때도 여전히 본 발명의 의의를 자기고 있으며 이는 본 발병의 기술 사상의 범위에 속하는 것이고, 이들 모두를 본 발명의 진일보한 실시예로 본다는 점을 밝혀둔다.

Claims (9)

  1. 측광원과 결합하여 사용하는 반사분광도광장치에 관한 것으로,
    일 측면은 입광면으로 정의되며 상기 측광원에서 방출한 빛이 상기 입광면을 통해 입사되는 도광층;
    상기 도광층에서 출사되는 빛을 다시 상기 도광층으로 반사하는 반사층; 및
    상기 입광면과 수직하고, 상기 도광층의 적어도 일면에 형성되어, 상기 도광층으로 입사된 빛의 일부를 사출하는 출광면을 포함하되,
    상기 반사층과 상기 도광층은 함께 압출제작되어 일체로 이루어지고, 상기 반사층과 상기 도광층 사이에는 공기 접촉면이 없으며,
    도광계수 LGC의 수치는 2.07 내지 4.23이고,
    t1은 상기 도광층의 두께이고, t2는 상기 반사층의 두께일때, t2/t1은 0.001 내지 0.111이고,
    상기 도광계수LGC의 정의는 LGC=A/(B+C)이고, 상기 출광면의 일 지점에서 상기 출광면에 수직인 일 법선을 정의할 때, 상기 도광층에서 상기 출광면을 향해 출사되는 출사광과 상기 법선 사이의 각도를 협각 θ라고 할 때, 상기 협각 θ가 임계각θc보다 클 때, 상기 출사광은 전부 도광층으로 반사해 돌아온다고 할 때, 상기 출사광의 상기 협각 θ와 상기 출사광의 강도 간의 대응곡선에서, 상기 대응곡선의 X축은 0도에서 90도의 각도 범위를 갖는 상기 협각 θ이고, Y축은 상기 출사광의 강도로 정의 되고, L1은 X축의 각도가 상기 협각의 임계각 θc의 수치와 동일한 수직선이고 L2는 X축의 각도가 이 임계각 θc 수치에 20도를 더한 위치의 수직선일 때, A의 수치는 상기 대응 곡선, L2및 X축의 3개의 선으로 구획된 영역의 면적이고, B의 수치는 상기 대응곡선, L1, L2및 X축의 4개의 선으로 구획된 영역의 면적이고, C의 수치는 상기 대응곡선, L1과 X축의 3개의 선으로 구획된 영역의 면적인 반사분광도광장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도광층의 반사층이 형성된 면의 타면에 배치된 분광층을 더 포함하고,
    상기 도광층은 복수의 확산 입자를 포함하고,
    상기 반사층은 서로 다른 굴절율을 갖는 플라스틱 재료가 혼합되어 형성되고,
    상기 출광면은 거친 면 또는 점층식 안개면이 형성된 반사분광도광장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 확산입자와 상기 도광층의 굴절율의 차(Δn)는 0.04<Δn<0.1이고, 상기 확산입자의 입자 직경은 2㎛~10㎛이고, 상기 도광층의굴절율은 1.42 내지 1.63사이이며,
    상기 출광면은 상기 분광층 또는 상기 도광층의 일면에 형성되고,
    상기 반사층은 서로 다른 굴절율을 갖는 두 가지 플라스틱 재료가 7:3의 비율로 혼합되고, 상기 반사층의 반사입자의 굴절율은 2.2~3.2이고, 상기 반사입자의 첨가농도는 0.5%중량백분비보다 작고, 상기 반사입자의 직경은 4 내지 50㎛이고, 상기 반사층의 굴절율은 1.6 내지 2.5이고, 상기 반사층과 상기 도광층의 굴절율의 차는 0.05 내지 1사이이고, 출광면이 거친 면을 가질 경우 이 출광면의 거친 정도(Ra)수치는 1㎛<Ra<6㎛사이인 반사분광도광장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 분광층는 복수의 확산입자를 포함하며, 상기 분광층의 상기 복수의 확산입자와 상기 분광층의굴절율 차(Δn)는 0.04<Δn<0.1이고, 상기 분광층 내의 상기 복수의 확산입자의 입자직경은 2㎛ 내지 10㎛이고, 상기 분광층 자체 플라스틱 기재의 굴절율은 1.42 내지 1.63인 반사분광도광장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 임계각θc =sin-1(1/n)이고, 상기 n은 상기 도광층의 굴절율이고, 상기 출광면은 거친 면을 포함하고, 상기 거친 면의거친 정도(Ra)는 1㎛<Ra<2.21㎛사이인 반사분광도광장치.
  8. 측광원;
    일 측면은 입광면으로 정의되며 상기 측광원에서 방출한 빛이 상기 입광면을 통해 입사되는 도광층;
    상기 도광층에서 출사되는 빛을 다시 상기 도광층으로 반사하는 반사층;
    상기 입광면과 수직하고, 상기 도광층의 적어도 일면에 형성되어, 상기 도광층으로 입사된 빛의 일부를 사출하는 출광면; 및
    상기 출광면을 덮는 광학막을 포함하되,
    상기 반사층과 상기 도광층은 함께 압출제작되어 일체로 이루어지고, 상기 반사층과 상기 도광층 사이에는 공기 접촉면이 없고,
    도광계수LGC를 LGC=A/(B+C)로 정의하고, 상기 출광면의 일 지점에서 상기 출광면에 수직인 일 법선을 정의할 때, 상기 도광층에서 상기 출광면을 향해 출사되는 출사광과 상기 법선 사이의 각도를 협각 θ라고 할 때, 상기 협각 θ가 임계각θc보다 클 때, 상기 출사광은 전부 도광층으로 반사해 돌아온다고 할 때, 상기 출사광의 상기 협각 θ와 상기 출사광의 강도 간의 대응곡선에서, 상기 대응곡선의 X축은 0도에서 90도의 각도 범위를 갖는 상기 협각 θ이고, Y축은 상기 출사광의 강도로 정의 되고, L1은 X축의 각도가 상기 협각의 임계각 θc의 수치와 동일한 수직선이고 L2는 X축의 각도가 이 임계각 θc 수치에 20도를 더한 위치의 수직선일 때, A의 수치는 상기 대응 곡선, L2및 X축의 3개의 선으로 구획된 영역의 면적이고, B의 수치는 상기 대응곡선, L1, L2및 X축의 4개의 선으로 구획된 영역의 면적이고, C의 수치는 상기 대응곡선, L1과 X축의 3개의 선으로 구획된 영역의 면적일 때, 상기 도광 계수 LGC는 2.07<LGC<4.23이고,
    t1은 상기 도광층의 두께이고, t2는 상기 반사층의 두께일때, t2/t1은 0.001 내지 0.111인 배광 모듈.
  9. 측광원;
    일 측면은 입광면으로 정의되며 상기 측광원에서 방출한 빛이 상기 입광면을 통해 입사되는 도광층;
    상기 도광층에서 출사되는 빛을 다시 상기 도광층으로 반사하는 반사층;
    상기 입광면과 수직하고, 상기 도광층의 적어도 일면에 형성되어, 상기 도광층으로 입사된 빛의 일부를 사출하는 출광면;
    상기 출광면을 덮는 광학막; 및
    상기 광학막의 일면에 인접하여 배치되는 액정패널을 포함하되,
    상기 반사층과 상기 도광층은 함께 압출제작되어 일체로 이루어지고, 상기 반사층과 상기 도광층 사이에는 공기 접촉면이 없고,
    도광계수LGC를 LGC=A/(B+C)로 정의하고, 상기 출광면의 일 지점에서 상기 출광면에 수직인 일 법선을 정의할 때, 상기 도광층에서 상기 출광면을 향해 출사되는 출사광과 상기 법선 사이의 각도를 협각 θ라고 할 때, 상기 협각 θ가 임계각θc보다 클 때, 상기 출사광은 전부 도광층으로 반사해 돌아온다고 할 때, 상기 출사광의 상기 협각 θ와 상기 출사광의 강도 간의 대응곡선에서, 상기 대응곡선의 X축은 0도에서 90도의 각도 범위를 갖는 상기 협각 θ이고, Y축은 상기 출사광의 강도로 정의 되고, L1은 X축의 각도가 상기 협각의 임계각 θc의 수치와 동일한 수직선이고 L2는 X축의 각도가 이 임계각 θc 수치에 20도를 더한 위치의 수직선일 때, A의 수치는 상기 대응 곡선, L2및 X축의 3개의 선으로 구획된 영역의 면적이고, B의 수치는 상기 대응곡선, L1, L2및 X축의 4개의 선으로 구획된 영역의 면적이고, C의 수치는 상기 대응곡선, L1과 X축의 3개의 선으로 구획된 영역의 면적일 때, 상기 도광 계수 LGC는 2.07<LGC<4.23이고,
    t1은 상기 도광층의 두께이고, t2는 상기 반사층의 두께일때, t2/t1은 0.001 내지 0.111인 액정 모니터.
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