KR101425983B1 - 도광플레이트 및 그 제조방법 - Google Patents

도광플레이트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대량생산이 용이하도록 몰드 또는 스탬프로부터 쉽게 사출성형이 가능한 정방향 경사 구조를 가지면서도 별도의 프리즘이나 휘도증가시트(BEF: Brightness Enhancement Film) 없이 수직 방향으로 빛을 출광시킬 수 있도록 하기 위한 도광플레이트에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 도광플레이트는 측면으로 입사된 빛을 내부전반사에 의해 가이드하며, 단면상 중앙부위를 기준으로 서로 대칭으로 이루어지며 상부로 갈수록 상기 중앙부위 측으로 경사지는 한 쌍의 측면부를 포함하여 이루어지는 양각의 정방향 경사구조 패턴이 상면에 형성되는 플레이트; 상기 플레이트 상부에 형성되어 상기 양각의 정방향 경사구조 패턴을 덮는 투명코팅층(clear coating layer); 및 상기 투명코팅층 형성시 상기 투명코팅층과 상기 측면부 사이에 형성되어 상기 플레이트 내부에서 가이드되는 빛을 전반사에 의해 상부로 출광시키는 공간부;를 포함한다.

Description

도광플레이트 및 그 제조방법{LIGHT GUIDE PLATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 측면으로 입사된 광을 상부로 출광시키는 도광플레이트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이 소자는 자체적으로 빛을 방출하지 않는 정보표시 소자이므로, 영상을 표현하기 위해서는 반드시 별도의 광원을 구비하여 디스플레이 패널에 빛을 공급해 주어야 한다. 현재 시장에 공급된 다수의 액정 디스플레이는 패널의 배면에 위치한 광원으로서 백라이트 유닛(BLU:Back Light Unit)을 구비하고, 이로부터 출광된 빛이 디스플레이 패널에 의해 선택적으로 출사되거나 차단되게 함으로써 영상을 표시하는 방식을 채택하고 있다.
이와 같은 백라이트 유닛은 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)나 냉음극형 형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등의 점광원 및 선광원과, 이로부터 방출된 빛을 패널 전면에 고르게 출광시켜 면광원으로 변환하는 도광플레이트(LGP:Light Guiding Plate)와, 도광플레이트에 의하여 출광된 빛의 지향각과 공간 균일도를 보정하여 주는 프리즘 시트 및 디퓨저 시트 등으로 구성된다.
이 중 측면으로부터 입사된 광을 상방으로 출광시켜 면광원으로 변환하여 주는 도광플레이트는, 상면 또는 하면에 형성된 미소 크기의 패턴구조에 의하여 빛을 상방 출광시키게 되는데, 이러한 패턴구조의 형태는 도광플레이트로부터 나온 빛의 지향각과 휘도 등을 결정짓는 중요한 요소로 작용하게 된다.
종래의 기술이 제안하는 도광플레이트의 패턴구조로는 마이크로 렌즈, 마이크로 프리즘, 직선 및 곡선 형태의 돌출 구조 등이 있다. 그러나, 이와 같은 패턴구조에 의해 출광된 빛은 패턴구조가 상면 또는 하면에 구비되므로 출광 효율이 매우 낮으며 전력 소모 대비 휘도비가 높지 않고, 대개 수직방향을 지향하지 않아 별도의 프리즘 시트를 통하여 경로를 보정해 주어야 하므로, 전체 디스플레이 소자의 두께와 가격, 전력효율을 낮게 만드는 주요한 원인이 된다.
근래에는 역사다리꼴과 같은 단면을 가지는 역경사구조 패턴이 적용된 도광플레이트가 연구된 바 있다. 도 1은 종래의 역경사구조 패턴이 구비된 도광플레이트를 나타내는 도면이다.
도 1에서 보이는 바와 같이, 종래의 역경사구조패턴(2)이 구비된 도광플레이트(1)는 광원(3)으로부터 측면으로 입사되는 빛을 그 자체만으로 수직출광시킬 수 있기 때문에 수직출광을 위한 별도의 프리즘 시트가 필요하지 않으며, 그에 따라 단일 시트의 백라이트 유닛을 제작할 수 있게 되어 초박형의 디스플레이 제작이 가능해진다.
그러나 이와 같이 별도의 프리즘 시트 없이 빛을 수직으로 출광시키기 위해서는 표면에 형성된 패턴구조가 반드시 역사다리꼴과 같은 역경사 구조를 가져야 하며, 도 1에서 보이는 바와 같이, 이러한 역경사 구조는 패턴의 하부보다 상부가 더 큰 구조로서, 필연적으로 목보다 머리가 더 큰 형태를 띠게 되므로, 몰드에 의한 사출로 제작하기 어려운 구조를 이루게 되는 문제가 있다. 따라서 이러한 역경사구조패턴(2)을 가지는 종래의 도광플레이트(1)는 대량생산이 어렵게 된다.
따라서, 본 발명은 대량 생산이 용이한 정방향 경사 구조를 가지면서도 별도의 프리즘이나 휘도증가시트(BEF: Brightness Enhancement Film) 없이 수직 방향으로 빛을 출광시킬 수 있는 도광플레이트 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 도광플레이트는 측면으로 입사된 빛을 상부로 출광시키는 도광플레이트에 있어서, 측면으로 입사된 빛을 내부전반사에 의해 가이드하며, 단면상 중앙부위를 기준으로 서로 대칭으로 이루어지며 상부로 갈수록 상기 중앙부위 측으로 경사지는 한 쌍의 측면부를 포함하여 이루어지는 양각의 정방향 경사구조 패턴이 상면에 형성되는 플레이트; 상기 양각의 정방향 경사구조 패턴을 덮도록 상기 플레이트 상부에 형성되어 측면으로 입사된 빛을 내부전반사에 의해 가이드하는 투명코팅층(clear coating layer); 및 상기 투명코팅층 형성시 상기 투명코팅층과 상기 측면부 사이에 형성되어 상기 플레이트와 상기 투명코팅층 내부에서 가이드되는 빛을 전반사에 의해 상부로 출광시키는 공간부;를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 도광플레이트 제조방법은 측면으로 입사된 빛을 상부로 출광시키는 도광플레이트의 제조방법에 있어서, 상면에 양각의 정방향 경사구조 패턴을 가지는 플레이트를 제조하는 단계와, 상기 플레이트 상부에 상기 양각의 정방향 경사구조 패턴을 덮도록 투명코팅층(clear coating layer)을 형성하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 도광플레이트는 패턴구조로서 몰드 또는 스탬프로부터 쉽게 사출성형이 가능한 정방향 경사 구조를 채용하면서도 별도의 프리즘이나 시트 없이 자체적으로 높은 효율로 수직으로 출광시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광플레이트에 의하면, 하나의 플레이트 위에 정방향 경사 구조 패턴을 덮을 정도의 매우 얇은 두께를 가지는 투명코팅층(clear coating layer)을 형성하여 별도의 프리즘이나 시트 없이 측면으로 입사된 빛을 높은 효율로 수직으로 출광시킬 수 있기 때문에, 대량생산이 가능하며 빛의 출광효율을 향상시킬 수 있으면서도 전체적으로 매우 얇은 두께를 가지는 도광플레이트를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 역경사구조 패턴이 구비된 도광플레이트를 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 도광플레이트의 분해 사시도이고,
도 3은 도 2에 따른 도광플레이트가 결합된 상태의 수직단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 도광플레이트의 효과를 비교설명하기 위한 도면이고,
도 5 및 도 6은 상부플레이트와 하부플레이트의 결합 상태에 대한 실시 예를 나타내는 수직단면도이고,
도 7 및 도 8은 음각패턴과 양각패턴의 형상에 대한 다양한 실시 예들을 나타내는 수직단면도이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광플레이트를 나타내는 수직단면도이고,
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 도광플레이트 제조방법을 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 도광플레이트를 나타내는 수직단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
첨부 도면에서, 두께 및 크기는 명세서의 명확성을 위해 과장되어진 것이며, 따라서 본 발명은 첨부도면에 도시된 상대적인 크기나 두께에 의해 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 도광플레이트를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 따른 도광플레이트가 조립된 상태의 수직단면도이다.
도 2 또는 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 도광플레이트(10)는 하면(31)에 음각패턴(32)이 형성되는 상부플레이트(30)와, 상면(21)에 음각패턴(32)에 대응하는 양각패턴(22)이 형성되는 하부플레이트(20)를 포함한다.
상부플레이트(30)는 측면으로 입사된 빛을 내부전반사에 의해 가이드하며, 하부플레이트(20)는 상부플레이트(30) 하부에 구비되어 측면으로부터 입사된 빛을 내부전반사에 의해 가이드한다. 또한, 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20)는 동일한 굴절률을 가지도록 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
음각패턴(32)은 종래의 역사다리꼴과 같은 역경사구조패턴과 달리 음각의 정방향 경사구조 패턴으로 이루어지며, 양각패턴(22)은 상기 음각의 정방향 경사구조 패턴에 대응하는 양각의 정방향 경사구조 패턴으로 이루어진다. 여기서, 상기 정방향 경사구조 패턴은 단면상 중앙부위를 기준으로 서로 대칭으로 이루어지며 상부로 갈수록 상기 중앙부위 측으로 경사지는 한 쌍의 측면부를 포함하여 이루어지는 형태로 정의될 수 있다. 즉, 음각패턴(32)과 양각패턴(22) 각각은 단면상 중앙부위를 기준으로 서로 대칭이며 상부로 갈수록 상기 중앙부위 측으로 경사지는 한 쌍의 측면부(33,23)를 포함하여 이루어진다. 또한, 양각패턴(22)은 하부프레이트(20)의 상면(21)으로부터 상방으로 돌출되는 돌출부의 형태로 이루어지고, 음각패턴(32)은 상부플레이트(30)의 하면(31)으로부터 상방으로 함몰되어 상기 돌출부 형태의 양각패턴(22)이 삽입하는 삽입홈의 형태로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 도광플레이트(10)는 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20) 사이인 음각패턴(32)의 측면부(33)와 양각패턴(22)의 측면부(23) 사이에 형성되어, 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20) 내부에서 가이드되는 빛을 전반사에 의해 상부로 출광시키는 공간부(40)를 더 포함한다.
공간부(40)는 음각패턴(32)의 측면부(33)와 양각패턴(22)의 측면부(23) 사이에 형성되는 에어갭(air-gap)일 수 있으며, 이러한 에어갭 형태의 공간부(40)는 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20)의 결합시 또는 접합시에 형성될 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 도광플레이트(10)에 의하면, 하부플레이트(20)와 상부플레이트(30)에 형성되는 패턴이 몰드 또는 스탬프로부터 쉽게 사출성형이 가능한 정방향경사구조를 가져 대량생산이 용이하면서도, 별도의 프리즘이나 시트 없이 자체적으로 높은 효율로 수직으로 출광시킬 수 있는 효과가 있다. 이하 본 발명에 따른 도광플레이트(10)의 작용효과에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 에어갭(air-gap) 형태의 공간부(40) 형성을 위해 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20)가 소정거리 이격된 상태 즉, 상부플레이트(30)의 하면(31)과 하부플레이트(20)의 상면(21) 전체 사이에 간격(12)이 존재한 상태로 결합된 도광플레이트(10)가 도시된다. 이 경우 본 발명에 따른 도광플레이트(10)는 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20)의 양측에 각각을 간격(12)이 존재하는 상태로 지지하는 별도의 지지부재(미도시)를 더 포함하여 이루어지거나, 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20)의 굴절률보다 작은 굴절률을 가지는 물질이 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20) 사이의 간격(12)에 채워질 수도 있다.
도 3에서 보이는 바와 같이, 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20) 사이에 간격(12)이 존재하는 경우에는, 상부플레이트(30)의 측면으로 입사된 빛은 상이한 굴절률을 가지는 매질의 계면에서 나타나는 광학적 전반사 현상에 의하여 외부로 방출되지 않고 전파되며, 이와 같이 전파된 빛 중 일부는 상부플레이트(30) 내부에서만 내부전반사되면서 가이드되다가 공간부(40)에서 전반사되어 상방으로 수직출광될 수 있으며(L1), 마찬가지로 하부플레이트(20)의 측면으로 입사된 빛은 상이한 굴절률을 가지는 매질의 계면에서 나타나는 광학적 전반사 현상에 의하여 외부로 방출되지 않고 전파되며, 이와 같이 전파된 빛은 하부플레이트(20) 내부에서만 내부전반사되면서 가이드되다가 공간부(40)를 통해 상부플레이트(30) 내부로 진입하게 되고, 진입된 후에는 상부플레이트(30) 내부에서 내부전반사되다가 공간부(40)를 통해 상방으로 수직출광하게 된다(L2,L4).
또한, 상부플레이트(30)의 측면으로 입사된 빛 중 일부는 상부플레이트(30) 내부에서 내부전반사되다가 공간부(40)를 통해 상부플레이트(30) 내부에서 이탈하는 빛(L3)이 존재할 수 있으며, 이러한 빛(L3)은 하부플레이트(20) 내부로 진입하게 되면서, 하부플레이트(20)의 측면으로 입사한 빛(L2,L4)과 같이 하부플레이트(20) 내부에서 전반사되다가 다시 공간부(40)를 통해 상부플레이트(30) 내부로 진입되어 상방으로 수직출광될 기회를 갖게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 도광플레이트(10)는 이와 같은 원리에 의해 몰드 또는 스탬프로부터 쉽게 사출성형이 가능한 정방향경사구조를 가지면서도, 측면으로 입사된 거의 모든 빛을 별도의 프리즘이나 시트 없이 자체적으로 높은 효율로 수직으로 출광시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 도광플레이트의 효과를 비교설명하기 위한 도면이다.
도 4에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 도광플레이트(10)와 달리 하면(31)에 음각의 정방향경사구조 패턴(32)을 가지는 상부플레이트(30)만으로 이루어지는 도광플레이트의 경우에는, 상부플레이트(30) 내부에서 전반사되면서 가이드되는 빛의 대부분은 측면부(33)에서 전반사되지 않고 상부플레이트(30) 내부에서 이탈하게 되며(L3), 따라서 이와 같이 상부플레이트(30) 내부에서 이탈하는 빛(L3)을 상방으로 반사시키기 위한 별도의 반사플레이트가 필요하게 되며, 설사 이와 같은 반사플레이트가 구비된다고 하더라도 이미 상부플레이트(30)만으로 이루어진 도광플레이트에서 이탈한 빛(L3)은 다시 도광플레이트로 재진입할 수 없기 때문에 상부플레이트(30)에서 이탈된 빛(L3)은 다시 리사이클되지 않게 된다.
반면, 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 도광플레이트(10)는 공간부(40)를 통해 상부플레이트(30)에서 이탈한 빛(L3)은 하부플레이트(20) 내부로 진입하여 다시 리사이클되다가 공간부(40)를 통해 다시 상부플레이트(30) 내부로 재진입할 기회를 갖게 되므로, 측면으로 입사된 거의 모든 빛을 별도의 프리즘이나 시트 없이 자체적으로 높은 효율로 수직으로 출광시킬 수 있게 된다.
한편, 도면에는 도시되지 않지만, 본 발명에 따른 도광플레이트(10)와 달리 상면(21)에 양각의 정방향경사구조 패턴(22)을 하부플레이트(20)만으로 이루어진 도광플레이트이 경우에는, 그 자체만으로 상방으로 수직출광이 어려우며 별도의 프리즘 시트를 통하여 경로를 보정해 주어야 한다는 문제가 있다.
도 5 및 도 6은 상부플레이트와 하부플레이트의 결합 상태에 대한 실시 예를 나타내는 수직단면도로서, 도 5는 음각패턴과 양각패턴을 제외한 상부플레이트의 하면과 하부플레이트의 상면이 서로 접합된 상태를 나타내는 수직단면도이고, 도 6은 공간부를 제외한 상부플레이트의 하면과 하부플레이트의 상면이 서로 접합된 상태를 나타내는 수직단면도이다.
도 5에서 보이는 바와 같이, 음각패턴(32)와 하부패턴(22)을 제외한 상부플레이트(30)의 하면(31)과 하부플레이트(20)의 상면(21)이 접합된 상태로 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20)가 결합된 경우에는, 상부플레이트(30)의 측면으로 입사한 빛(L1)과 하부플레이트(20)의 측면으로 입사한 빛(L2)은 모두 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20)의 접합면(14)을 통해 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20) 내부를 넘나들면서 내부전반사되다가 공간부(40)를 통해 상방으로 수직출광하게 된다.
도 6에서 보이는 바와 같이, 공간부(40)를 제외한 상부플레이트(30)의 하면(31)과 하부플레이트(20)의 상면(21)이 서로 접합된 상태로 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20)가 결합된 경우에는, 도 5의 경우와 마찬가지로 측면으로 입사한 빛(L1,12)은 접합면(14)을 통해 상부플레이트(30)와 하부플레이트(200 내부를 넘나들면서 내부전반사되다가 공간부(40)를 통해 상방으로 수직출광하게 되며, 다만 이경우 상부플레이트(30)의 측면으로 입사한 빛 중 일부는 음각패턴(32)과 양각패턴(22)의 접합면(16)을 통해 하부플레이트(20)로 진입한 빛(L5)은 하부플레이트(20)를 이탈하게 됨으로써, 최종적으로 도광플레이트(10)를 벗어날 수 있는데, 이러한 빛(L5)은 거의 수직한 상태로 도광플레이트(10)를 벗어나게 되므로, 도광플레이트(10) 하부에 별도의 반사시트(18)를 구비하기만 하면, 수직출광시킬 수 있게 된다.
도 7 및 도 8은 음각패턴과 양각패턴의 형상에 대한 다양한 실시 예들을 나타내는 수직단면도이다.
상술한 바와 같이, 음각패턴(32)과 양각패턴(22)의 수직단면은 수직방향으로 경사지며 중앙부위를 기준으로 서로 대칭인 한 쌍의 측면부(23,33)를 가지는데, 예를 들어 도 3 내지 도 6에서 보이는 바와 같이, 음각패턴(32)과 양각패턴(22) 모두 수직단면상 정방향의 사다리꼴 형상으로 이루어질 수도 있으며, 도 7에서 보이는 바와 같이, 음각패턴(32)과 양각패턴(22) 모두 삼각형의 형상으로도 이루어질 수도 있으며, 도 8에서 보이는 바와 같이, 음각패턴(32)은 사다리꼴의 형상으로 양각패턴(22)은 삼각형의 형상으로 이루어질 수도 있다. 또한 도면에는 도시되지 않으나, 음각패턴(32)과 양각패턴(22)의 평면 형상은 원형, 다각형 및 부정형의 폐곡선 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어질 수 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다.
한편, 공간부(40)는 하부플레이트(20)와 상부플레이트(30)를 별도로 제조한 후 하부플레이트(20)와 상부플레이트(30)를 실리콘 등과 같은 투명한 접착제로 접합결합시 형성되도록 할 수도 있으며, 이 경우 양각패턴(22)과 음각패턴(32) 각각의 측면부(23,33)를 제외한 접합면(14,16)(도5 또는 도6 참조)에서는 공간이 형성됨이 없이 완전접합 되도록 함이 바람직한데, 이는 양각패턴(22)과 음각패턴(32)의 크기 만을 달리함으로써 가능해질 수 있다.
다른 실시 예로, 하부플레이트(20)와 상부플레이트(30) 중 어느 하나는 공간부(40)가 형성됨과 동시에 다른 하나에 접합형성되도록 사출성형에 의해 형성될 수도 있다. 예를 들어, 하부플레이트(20)와 상부플레이트(30) 중 어느 하나를 사출성형 또는 기계가공 방법 등에 의하여 먼저 제조한 후 상기 제조된 플레이트 위에 다른 하나의 플레이트를 사출성형시키면, 사출물 냉각시 수축률 차이로 인하여 측면부(23,33)에서 공간부(40)가 형성됨과 동시에 상부플레이트(30)와 하부플레이트(20)를 접합결합시킬 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광플레이트를 나타내는 수직단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시 예에 따른 도광플레이트(10)는 양각패턴(22)의 측면부(23)를 제외한 하부플레이트(20)의 상면(21)과 음각패턴(32)의 측면부(33)를 제외한 상부플레이트(30)의 하면(31) 각각에는 서로 대응하는 미세한 요철패턴(27,37)이 형성될 수 있다.
요철패턴(27,37)은 어느 하나의 플레이트를 다른 하나의 플레이트 위에 사출성형하는 경우에 측면부(23,33)를 제외한 영역이 완전 접합될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 이와 같이 측면부(23,33)를 제외한 영역에 아주 미세한 요철패턴(27,37)이 형성되면 사출성형시 사출물의 냉각에 따른 수축률 차이가 발생하더라도 상기 영역에는 공간이 발생하지 않게 되며, 이는 하부플레이트(20)와 상부풀레이트(30) 결합을 견고히 할 수 있어서 바람직하다.
이하, 하부플레이트(20)와 상부플레이트(30) 중 어느 하나를 다른 하나 위에 사출성형하는 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 10은 하부플레이트(20)가 금형(50)에 안착된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 11은 금형(50)에 사출물을 주입하는 상태를 나타내는 도면이고, 도 12는 사출물 냉각시 발생하는 수축을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 실시 예에 따른 도광 플레이트(10) 제조방법은 하부플레이트(20) 또는 상부플레이트(20)를 제조하는 단계를 포함한다. 상기 하부플레이트(20) 또는 상부플레이트(30)의 제조는 사출성형 또는 기계가공으로 제조될 수도 있으며, 양각패턴(22) 또는 음각패턴(32) 형성을 위한 패턴이 구비된 몰드를 이용하여 제조될 수도 있다. 이때, 하부플레이트(20) 또는 상부플레이트(30)의 재료로는 폴리메탈메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리다이메틸실록산(PDMS) 중 적어도 어느 하나와 같은 투명한 소재가 이용될 수 있다.
한편, 상기 제조방법은 하부플레이트(20)와 상부플레이트(30) 중 어느 하나를 먼저 제조하는 것이므로 그 순서에 의하여 한정되지 않으며, 이하에서는 편의상 하부플레이트(20)를 먼저 제조하고 그 위에 상부플레이트(30)를 사출성형하는 것에 대하여 설명하기로 한다.
상기 제조방법은 하부플레이트(20)가 안착되는 안착홈(51)이 구비되며, 상기 안착홈(51)에 안착된 하부플레이트(20) 상부에 상부플레이트(30)를 사출성형하기 위한 사출물(55)이 주입되는 게이트(52)가 구비되는 금형(50)을 준비하는 단계를 포함한다.
도 10 및 도 11에서 보이는 바와 같이, 금형(50)은 안착홈(51)이 구비되는 하부금형(53)과, 안착홈(51)을 덮는 상부금형(54)으로 이루어질 수 있으며, 게이트(52)는 하부금형(53)과 상부금형(54) 중 적어도 어느 하나에 구비될 수 있으며, 도 9에서 보이는 바와 같이 그 사이에 구비될 수도 있다.
또한, 상기 제조방법은 하부플레이트(10)를 안착홈(51)에 안착시킨 후 게이트(52)로 상부플레이트(30)를 사출성형하기 위한 사출물(55)을 주입하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 사출물(55)의 재료로는 폴리메탈메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리다이메틸실록산(PDMS) 중 적어도 어느 하나와 같은 투명한 소재가 이용될 수 있다.
또한, 상기 제조방법은 사출물(55)을 냉각시켜 양각패턴(22)의 측면부(23)에 공간부(40)를 형성함과 동시에 상부플레이트(30)를 하부플레이트(20) 상부에 접합형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 상부플레이트(30)를 사출성형하기 위한 사출물(55) 냉각시 측면부(23)에서 공간부(40)가 형성되는 원리에 대하여 도12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 12에서 보이는 바와 같이, 사출물(55) 냉각시에는 도면상 수평과 수직으로 동시에 수축이 일어나게 되는데, 접합면(21,31)에서의 공간형성은 도면상 수평수축률 차이로 인해서만 발생하게 되며, 따라서 접합면(21,31) 중 측면부(23,33)를 제외한 영역(24)에서의 공간형성은 구조상 수평수축률 차이에 의하여 공간이 발생할 여지가 없는 반면, 측면부(23,33)에서는 그러한 수평수축률 차이로 인하여 공간이 발생하게 된다. 따라서, 상부플레이트(30)를 하부플레이트(20) 위에 사출성형하는 경우에는 사출물(55) 냉각시 수평 수축률 차이로 인하여 측면부(23,33)에서만 공간부(40)가 형성될 수 있게 된다.
바람직하게는, 상술한 바와 같이 상부플레이트(30) 사출성형시 접합면(21,31) 중 측면부(23,33)를 제외한 영역(24)에서는 공간이 형성됨이 없이 완전접합될 수 있도록 측면부(23,33)를 제외한 접합면(21,31) 영역(24)에는 미세한 요철패턴(27,37)이 형성될 수 있다. 그러면, 수직수축률 및 수평수축률 차이로 인한 공간이 형성될 여지가 상기 미세한 요철패턴(27,37)에 의해 차단될 수 있게 된다.
따라서, 본 실시 예에 따른 도광 플레이트(10) 제조방법은 측면부(23,33)에서 공간부(40)가 형성된 상태로 서로 접합된 하부플레이트(20)와 상부플레이트(30)를 금형(50)으로부터 분리함으로써, 내부에 공간부(40) 형성된 도광 플레이트(10)를 쉽게 제조할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 도광플레이트를 나타내는 수직단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시 예에 따른 도광플레이트(100)는 상면에 양각의 정방향 경사구조 패턴(22)이 형성된 하나의 플레이트(110)와, 플레이트(110) 상부에 형성되어 패턴(22)을 덮는 투명코팅층(clear coating layer)(120)을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따른 도광플레이트(100)는 상면에 정방향 경사구조 패턴(22)이 형성된 어느 하나의 플레이트(110) 위에 패턴(22)이 덮여지도록 투명코팅층(clear coating layer)(120)을 형성하는 것이다.
일반적으로 투명코팅(clear coating)은 제품의 표면에 투명한 액상의 코팅액을 도포한 후 건조시키는 방법으로 이루어지며, 본 실시 예에 따른 도광플레이트(100)는 이러한 투명코팅 방법을 이용하여 양각의 정방향 경사구조 패턴(22)이 형성된 하나의 플레이트(110) 위에 투명코팅층(120)을 형성하는 것으로서, 본 실시 예에 따른 하나의 플레이트(110)는 상기 실시 예들에서의 하부플레이트(30)에 해당하며, 투명코팅층(120)은 상기 실시 예들에서의 상부플레이트(20)에 해당한다고 말할 수 있다. 그리고, 상기 실시 예들에서의 공간부(40)는 투명코팅층(120)을 형성하는 과정에서 즉, 투명한 액상의 코팅액이 플레이트(110) 상부에 도포된 후 건조되는 과정에서 상기 코팅액의 건조시 수축률 차이로 인하여 정방향 경사구조 패턴(22)의 측면부(23)와 사이에 형성될 수 있게 된다.
즉, 투명코팅층(120)은 플레이트(110) 상부에 투명물질로 이루어지는 코팅액을 패턴(22)이 덮여지도록 도포한 후 건조시킴으로써 형성할 수 있으며, 이때 공간부(40)는 상기 코팅액 건조시 측면부(23)에서의 수축률 차이에 의해 형성될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 따른 도광플레이트(100)는 상기 실시 예들에 따른 도광플레이트(10)와 동일한 기능과 효과를 가지면서도, 투명코팅층(120)이 패턴(22)을 덮을 정도의 두께를 가지도록 형성되면 되기 때문에 상기 실시 예들에 따른 도광플레이트(10)와 비교하여 그만큼 전체적인 두께가 매우 얇아질 수 있는 효과를 더 가지게 된다.
실제로 도광플레이트(100)의 기판인 하나의 플레이트(110)의 두께는 대략 0.3 ~ 0.8cm로 이루어지고, 이러한 플레이트(110) 상면에 형성되는 패턴(22)은 대략 10㎛ 정도의 크기를 가지게 되므로, 투명코팅층(120)은 패턴(22)을 덮을 정도의 두께인 대략 15 ~ 25㎛ 정도의 두께로만 이루어지면 되기 때문에, 그만큼 도광플레이트(100)의 전체적인 두께가 매우 얇아질 수 있다.
투명한 액상의 코팅액으로는 폴리메탈메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리다이메틸실록산(PDMS) 중 적어도 어느 하나와 같은 투명한 소재가 사용될 수 있으며, 또한 투명코팅층(120)은 스프레이 코팅(spray coating) 또는 스핀 코팅(spin coating)에 의해 형성될 수 있다.
한편, 플레이트(110) 위에 투명코팅층(120) 형성시 측면부(23)에서 공간부(40)가 형성되는 원리는, 상기 실시 예에서 설명된 바와 같이 하부플레이트(20) 위에 상부플레이트(30)를 이중사출하는 경우와 같은 원리가 적용될 수 있다.
또한, 상기 실시 예에서 설명된 바와 마찬가지로, 본 실시 예에 따른 도광플레이트(100)의 경우에도 패턴(22)의 측면부(23)를 제외한 플레이트(110) 상면에 미세한 요철패턴이 형성됨이 바람직하며, 그러면 투명코팅층(120) 형성시 코팅액의 건조에 따른 수축률 차이가 발생하더라도 미세한 요철패턴이 형성된 영역에서는 공간이 발생하지 않게 되므로 바람직하다.
이하, 본 실시 예에 따른 도광플레이트(100)의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 실시 예에 따른 도광플레이트(100)의 제조방법은 상면에 양각의 정방향 경사구조 패턴(22)을 가지는 플레이트(110)를 제조하는 단계와, 플레이트(110) 상부에 패턴(22)을 덮도록 투명코팅층(clear coating layer)(120)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 플레이트(110) 제조단계는 사출성형 또는 기계가공 방법 등에 의하여 이루어질 수 있으며, 상기 투명코팅층 형성단계는 플레이트(110) 상부에 투명한 물질로 이루어지는 코팅액을 패턴(22)이 덮여지도록 도포하는 단계와, 코팅액을 건조시키는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 투명코팅층 형성단계는 스프레이 코팅(spray coating) 또는 스핀 코팅(spin coating)에 의해 이루어질 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 대량생산이 용이하도록 몰드 또는 스탬프로부터 쉽게 사출성형이 가능한 정방향 경사 구조를 가지면서도 별도의 프리즘이나 휘도증가시트(BEF: Brightness Enhancement Film) 없이 수직 방향으로 빛을 출광시킬 수 있는 도광플레이트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
10 : 도광플레이트 20 : 하부플레이트
21 : 상면 22 : 양각패턴
23 : 양각패턴의 측면부 30 : 상부플레이트
31 : 하면 32 : 음각패턴
33 : 음각패턴의 측면부 40 : 공간부
100 : 도광플레이트 110 : 플레이트
120 : 투명코팅층(clear coating layer)

Claims (8)

  1. 측면으로 입사된 빛을 상부로 출광시키는 도광플레이트에 있어서,
    측면으로 입사된 빛을 내부전반사에 의해 가이드하며, 단면상 중앙부위를 기준으로 서로 대칭으로 이루어지며 상부로 갈수록 상기 중앙부위 측으로 경사지는 한 쌍의 측면부를 포함하여 이루어지는 양각의 정방향 경사구조 패턴이 상면에 형성되는 플레이트;
    상기 양각의 정방향 경사구조 패턴을 덮도록 상기 플레이트 상부에 형성되어 측면으로 입사된 빛을 내부전반사에 의해 가이드하는 투명코팅층(clear coating layer); 및
    상기 투명코팅층 형성시 상기 투명코팅층과 상기 측면부 사이에 형성되어 상기 플레이트와 상기 투명코팅층 내부에서 가이드되는 빛을 전반사에 의해 상부로 출광시키는 공간부;를 포함하고,
    상기 양각의 정방향 경사구조 패턴을 제외한 상기 플레이트의 상면에는 미세한 요철패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 도광플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명코팅층은 상기 플레이트 상부에 투명물질로 이루어지는 코팅액이 상기 패턴이 덮여지도록 도포된 후 건조되어 형성되며, 상기 공간부는 상기 코팅액 건조시 상기 측면부에서의 수축률 차이에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 도광플레이트.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 측면으로 입사된 빛을 상부로 출광시키는 도광플레이트의 제조방법에 있어서,
    상면에 양각의 정방향 경사구조 패턴과, 상기 양각의 정방향 경사구조 패턴을 제외한 상면 영역에 미세한 요철패턴을 가지는 플레이트를 제조하는 단계;
    상기 플레이트 상부에 투명한 물질로 이루어지는 코팅액을 상기 양각의 정방향 경사구조 패턴이 덮여지도록 도포하는 단계;
    상기 코팅액을 건조시키는 단계; 및
    상기 코팅액 건조에 의해 상기 플레이트 상부에 상기 양각의 정방향 경사구조 패턴을 덮는 투명코팅층을 형성함과 동시에, 상기 코팅액 건조시 상기 투명코팅층과 상기 양각의 정방향 경사구조 패턴의 측면부 사이에서의 상기 코팅액 수축률 차이에 의해 상기 투명코팅층과 상기 측면부 사이에 공간부가 형성되는 단계;를 포함하는 도광플레이트 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 코팅액 도포단계는 스프레이 코팅(spray coating) 또는 스핀 코팅(spin coating)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광플레이트 제조방법.
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