KR101443734B1 - 이중 광학시트를 이용한 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로서, 광원과, 상기 광원에서 조사되는 광을 입광부에서 대광부로 도파하기 위한 반사시트와, 상기 반사시트와 대향하는 출광부에 위치하며, 제1기재층과, 상기 제1기재층 상층에 형성된 제1패턴층으로 이루어진 제1광학시트 및 상기 제1광학시트의 제1패턴층 상에 형성되며, 제2기재층과, 상기 제2기재층 상층에 형성된 제2패턴층으로 이루어진 제2광학시트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 출광부 측에 패턴층이 형성된 이중의 광학시트를 구비하여, 집광력을 개선시키면서 광속의 균일도를 유지하고, 조명의 눈부심(Glare)에 의한 시각적 불쾌감과 시력저하 문제를 해결하며, 광속 효율 감소를 최소화시킨 이점이 있다.

Description

이중 광학시트를 이용한 조명 장치{Illuminance Device using Complex Optical sheet}
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로서, 특히 출광부 측에 패턴층이 형성된 이중의 광학시트를 구비하여, 집광력을 향상시키면서 광속의 균일도를 유지하여, 눈부심(Glare) 현상을 개선시키고, 광속 효율 감소를 최소화시킨 이중 광학시트를 이용한 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로 엘이디(LED) 소자의 대중화로 인해서 TV, 모니터, 모바일 디스플레이, 테블렛 PC(Tablet PC) 등(이하에서는 '디스플레이'라 한다.)의 광원으로서 엘이디를 적용하는 예가 점차로 증가되는 추세이다.
이러한 엘이디는 기존의 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 조명 대비 높은 휘도, 장수명, 높은 색재현성, 소비전력의 절감의 장점을 가지고 있어, 디스플레이 시스템의 백라이트 유닛의 광원뿐만 아니라, 일반 조명 시설로도 점차 그 사용이 확대되고 있는 실정이다.
특히, 엘이디는 최근 수년간의 획기적인 발전으로 저에너지 고효율의 새로운 광원으로 각광을 받고 있으며, 최근에는, 사무실용 면조명 뿐만 아니라, 일반 공공분야, 실외 공간의 광고판 등으로의 그 적용 분야는 계속 늘어나고 있다.
그러나, 엘이디는 일반적으로 점광원으로써 백라이트 유닛의 디스플레이는 대형이나 소형일지라도 균일도를 유지하기 어려운 단점이 있으며, 디스플레이의 박형화의 요구에 따라 엘이디 패키지의 소형화 및 이에 따른 소비 전력의 증가 및 균일도를 유지하기 위한 도광판의 박형화, 효율적인 출광 패턴의 설계 및 제조가 중요한 기술이 된다.
한편, 1987년 CIE 기술위원회에서는 3-31(CIE Technical committee 3-31) 조항에서 조명의 반짝임 곧 불쾌 글레어에 의해서 소비자의 눈에 영향을 검토하여 구체적인 조항을 규정하였다.
이와 같은 불쾌 글레어는 유럽, 북미, 남미지역, 호주 지역 등과 같은 백인계의 파랑색 눈을 갖는 소비자에서 그 영향이 크게 나타나고 있음이 증명되었다.
따라서, CIE 기술 위원회에서 조명의 불쾌 글레어에 대해 일반적인 매개 변수에 기초한 실용적인 글레어 평가 시스템으로서 아래 식 (1)을 정의하였다.
Figure 112012104567099-pat00001
Lb : 배경의 휘도(General background luminance)
Ls : 관찰자 시선 내 광원의 발광 부분 휘도(cd/m2)(Luminance of glare source)
ω : 관찰자 시선 내 광원의 발광 부분 입체각(Solid angle subtended by glare source)
P : 각 광원의 Guth 위치 지수
입체각의 크기= ω=AP/R2
AP : 조명기구 발광 부분의 면적
R : 관찰자에서 조명기구 발광 면적 중심까지의 거리
글레어 등급 UGR
감지할 수 없는(Imperceptible) 10
감지할 수 있는(Perceptible) 16
받아들일 만한 (Just Acceptable) 19
받아들일 수 없는 (Unacceptable) 22
단지 불편한 (Just Uncomfortable) 25
불편한 (Uncomfortable) 28
참을 수 없는 (Just Intolerable) 31
상기 식 (1)을 이용하여 산출된 UGR 수치에 대한 글레어 등급에 대해서 나타내었으며, UGR 수치가 19 이하를 갖는 경우에 사용자에게 불쾌 글레어가 없는 것으로 나타났다.
상기와 같은 CIE 규정치에 대해서 엘이디 사용에 따른 조명이나 디스플레이 산업계, 연구계에서는 광속 효율을 떨어뜨리지 않고, 적정한 UGR치를 만족시키는 엘이디 조명 시스템에서의 구현 방식에 대해서 큰 관심을 갖고 있다.
따라서, 엘이디를 백라이트 유닛의 광원으로 사용하는 경우나, 조명으로 사용하는 경우 광속 효율을 떨어뜨리지 않고, 적정한 UGR치를 만족시키면서 균일도를 유지하기 위한 효율적인 출광 패턴을 위한 도광판의 설계 및 제조가 매우 중요하게 연구되고 있다.
일반적으로 엘이디는 면 광원 소재에서 보면 점 광원의 형태를 나타내므로, 이를 다시 전체적으로 고른 빛을 나타내는 면 광원으로 확산시키기 위해서 확산판과 도광판 등을 사용하나, 이것만으로는 면광원 전체에 고른 휘도값을 나타낼 수 없어, 광학 필름의 기재층에 원형 패턴 또는 다각형 패턴이 구비된 패턴층을 형성하거나 비드(bead)를 형성하여 집광 및 확산기능을 부여하고 있다.
이러한 엘이디 광원의 균일도를 유지하기 위한 기술로써, 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2012-0067769호 "집광 플레이트 및 이를 이용한 조명 시스템"에 대한 기술이 있다.
상기 기술은 적어도 하나 이상으로 구비되는 광원과, 상기 광원에서 방사되는 광을 확산시키기 위한 확산 플레이트 및 확산 플레이트를 통해 확산된 광을 집광시켜 방출하기 위한 집광 플레이트를 포함하여 광원에서 방사되는 광을 집광하여 방출하되, 상기 광의 방출 경로를 조절하기 위해 집광 플레이트의 양면 또는 일면에 볼록하게 형성되는 마이크로 렌즈 어레이를 형성한 것을 특징으로 하고 있다.
그러나, 상기 종래 기술은 단순히 확산 플레이트 및 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 집광 플레이트를 사용한 것으로서, 집광력 및 차폐력(외부에서 조명기기 내부 광원이 시인되고, 화면 균일도가 저하되는 현상)이 떨어지며, 집광 플레이트만 설치된 경우에는 엘이디의 열이나 하중에 의해 밑으로 확산 플레이트 및 집광 플레이트가 밑으로 처지게 되어 집광력 및 차폐력이 더욱 떨어질 뿐만 아니라, 조명 설비 자체의 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 출광부 측에 패턴층이 형성된 이중의 광학시트를 구비하여, 집광력을 향상시키면서 광속의 균일도를 유지하여, 눈부심(Glare) 현상을 개선시키고, 광속 효율 감소를 최소화시킨 이중 광학시트를 이용한 조명 장치의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 광원과, 상기 광원에서 조사되는 광을 입광부에서 대광부로 도파하기 위한 반사시트와, 상기 반사시트와 대향하는 출광부에 위치하며, 제1기재층과, 상기 제1기재층 상층에 형성된 제1패턴층으로 이루어진 제1광학시트 및 상기 제1광학시트의 제1패턴층 상에 형성되며, 제2기재층과, 상기 제2기재층 상층에 형성된 제2패턴층으로 이루어진 제2광학시트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치를 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 광원은, 엘이디(LED)인 것이 바람직하며, 출광부의 후방 쪽 양 측면에 위치한 측광형 광원을 제공하는 것이 더욱 바람직하다.
여기에서, 상기 반사시트는, 상기 광원의 후방 쪽으로 광원 사이에 위치하며, "
Figure 112012104567099-pat00002
" 형태로 형성되어 출광부 쪽으로 광의 효율적인 반사가 이루어지도록 하는 것이다.
또한, 상기 제1광학시트의 제1패턴층은, 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴으로 형성되거나, 이들 셀들이 일부 병합된 원형 셀 병합 패턴 또는 육각 셀 병합 패턴이 구비된 것이 바람직하며, 셀 병합 패턴들은 독립된 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴에 대해 1~5㎛ 높게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 셀 병합 패턴은, 원형 셀 패턴 2~5개 또는 육각 셀 패턴 2~5개가 병합되어 형성되는 것이 바람직하며, 상기 셀 병합 패턴의 밀도는, 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴 100개에 대해 1~50개의 셀 병합 패턴이 형성되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 제2광학시트의 제2패턴층은 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1패턴층 및 제2패턴층의 굴절율은, 1.46~1.48인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1기재층은, PET 필름으로, 그 두께는 150~300㎛로 형성된 것이 바람직하며, 상기 제2광학시트의 제2기재층은, 폴리스티렌, PMMA, PC 중 어느 하나로 형성되며, 그 두께는 1.0~1.8mm인 것이 바람직하다.
상기 과제 해결 수단에 의해 본 발명은, 조명 장치에 있어서, 출광부 측에 패턴층이 형성된 이중의 광학시트를 구비하여, 집광력을 개선시키면서 광속의 균일도를 유지하고, 조명의 눈부심(Glare)에 의한 시각적 불쾌감과 시력저하 문제를 해결하며, 광속 효율 감소를 최소화시킨 효과가 있다.
또한, 제1광학시트와 제2광학시트로 이루어진 이중 광학시트를 형성함으로써, 그 사이에 공기 공간부를 형성하여 공기와 제1패턴층 간의 굴절율 차이로 인한 집광 효과를 더욱 상승시키며, 불쾌 글레어(UGR 수치의 감소) 현상을 개선하는 효과가 있다.
도 1 - 본 발명에 따른 이중 광학시트를 이용한 조명 장치의 주요부에 대한 모식도.
도 2 - 본 발명의 일실시예에 따라 원형 셀 병합 패턴이 구비된 제1패턴층을 갖는 제1광학시트와 제2광학시트에 대한 모식도.
도 3 - 도 2의 원형 셀 병합 패턴을 갖는 제1패턴층에 대한 사진을 나타낸 도.
도 4 - 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 엘이디 조명 장치에 대한 외관 상태를 나타낸 도.
도 5 - 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 엘이디 조명 장치에 대한 배광 분포도를 나타낸 도.
도 6 - 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 제2광학시트에 대한 측면 사진을 나타낸 도.
도 7 - 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 제2광학시트의 단면 형상 및 제2패턴층의 패턴에 의한 집광 시뮬레이션을 나타낸 도.
본 발명은 엘이디를 디스플레이의 백라이트 유닛의 광원으로 사용하는 경우나, 엘이디를 조명 설비에서 광원으로 사용하는 경우, 출광부 측에 패턴층이 형성된 이중의 광학시트를 구비하여, 집광력을 개선시키면서 광속의 균일도를 유지하고, 조명의 눈부심(Glare)에 의한 시각적 불쾌감과 시력저하 문제를 해결하며, 광속 효율 감소를 최소화시킨 이중 광학시트를 이용한 조명 장치에 관한 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 이중 광학시트를 이용한 조명 장치의 주요부에 대한 모식도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 이중 광학시트를 이용한 조명 장치는 광원(100)과, 상기 광원(100)에서 조사되는 광을 입광부에서 대광부로 도파하기 위한 반사시트(200)와, 상기 반사시트(200)와 대향하는 출광부에 위치하며, 제1기재층(310)과, 상기 제1기재층(310) 상층에 제1패턴층(320)으로 이루어진 제1광학시트(300) 그리고, 상기 제1광학시트(300)의 제1패턴층(320) 상에 형성되며, 제2기재층(410)과, 상기 제2기재층(410) 상층에 제2패턴층(420)으로 이루어진 제2광학시트(400)로 크게 구성된 것으로서, 출광부 측에 광학시트가 이중으로 형성되어 광속의 균일도를 향상시킨 것이다.
먼저, 본 발명에 따른 광원(100)에 대해 설명하고자 한다.
본 발명에서의 광원(100)은 엘이디(LED)를 사용하는 것이 바람직하며, 출광부의 후방 쪽에 위치하여 출광부 측으로 빛이 도파되도록 하는 것이다.
상세하게는 엘이디 광원(100)은 출광부의 후방에서 특히 출광부 후방 쪽 양 측면에 위치하여 측광형 백라이트 유닛 또는 조명 장치를 구현한 것이다. 측광형 백라이트 유닛이나 조명 장치는 광원(100)이 출광부에 대해 측면에 위치한 것으로서, 직하형에 비해 눈부심이 덜하며, 구조적으로는 엘이디 광원으로부터 직접 시인되는 핫스팟(Hot Spot)이 시인이 안되는 장점이 있다.
다음으로, 상기 반사시트(200)는 상기 광원(100)에서 조사되는 광을 입광부에서 대광부로 도파하기 위한 것으로서, 상기 광원(100)에 대해 후방 쪽으로 일정거리 이격되어 형성되어 입사된 광의 반사와 산란이 이루어지도록 한 것이다.
여기에서, 상기 반사시트는 LGP(Light Guide Pannel)를 적용하여 엘이디 측면 조사 방식의 경우에는 LGP 배면부에 반사시트를 형성하여 구현할 수 있다.
또한, 상기 반사시트(200)는, 상기 광원(100)의 후방 쪽으로 광원(100) 사이에 위치하며, "
Figure 112012104567099-pat00003
" 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 형상의 반사시트(200) 양측에 광원(100)을 위치시켜, 상기 반사시트(200)에 있어서 비교적 곡률반경이 큰 양단부 측에서는 입사된 광원(100)의 빛을 출광부 측 중심으로 반사시키고, 곡률반경이 작은 중심 측에서는 입사된 광원(100)의 빛을 앞쪽으로 반사키는 구조로, 광원(100)이 측면에 위치한 측광형임에도 불구하고 직하형의 효과를 낼 수 있도록 하는 것이다.
다음으로, 상기 제1광학시트(300)는 상기 반사시트(200)와 대향하는 출광부에 위치하며, 제1기재층(310)과, 상기 제1기재층(310) 상층에 형성된 제1패턴층(320)으로 이루어진 것이다.
여기에서, 상기 제1패턴층(320)은 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴, 또는 육각형의 테두리가 스무딩한 스무딩 육각 셀 패턴으로 형성된 것이다. 즉, 제1기재층(310) 상층에 원형, 육각형 또는 스무딩 육각형의 패턴들이 배열되어 형성된 것으로, 셀의 높이는 10~40㎛ 정도, 셀의 너비는 20~80㎛ 정도이다. 여기에서 셀의 높이 및 셀의 너비를 변화시키는 등 다양한 패턴을 적용하여 배광각을 조절할 수 있다.
이러한 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴은 임프린팅 공정에 의해 만들어진 마스터 몰드와의 라미네이팅 및 경화 공정에 의하거나, 셀 패턴이 형성된 마스크에 의한 노광 패터닝 공정에 의해 형성된 것이다.
또한, 상기 제1패턴층(320)은 상기 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴 중 일부가 병합되어 원형 셀 병합 패턴 또는 육각 셀 병합 패턴과 독립된 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴이 함께 형성된 패턴을 이룰 수도 있다.
상기의 원형 셀 병합 패턴 및 육각 셀 병합 패턴은 원형 또는 육각 셀 병합 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 셀 병합 패턴이 형성된 마스터 몰드를 제작하고, 상기 기본 몰드에 임프린트 레진층을 형성하여 임프린팅 공정을 거치게 되면, 셀 병합 패턴이 구비된 제1패턴층(320)이 형성되는 것이다.
이는 최종 셀 병합 패턴은 양각으로 형성되게 되므로, 상기 마스터 몰드의 패턴은 음각으로 형성되어야 하므로, 셀 병합 패턴 마스크를 통해 빛을 받은 부분(셀 병합 패턴 및 셀 패턴을 제외한 부분)이 광경화되어 남아 있고, 빛을 받지 않은 부분(셀 병합 패턴 및 셀 패턴 부분)이 제거되는 네거티브형 포토레지스트를 사용하며, 이에 대응하여 투명한 바탕 위에 셀 병합 패턴 및 셀 패턴이 불투명하게 형성된 패턴 마스크를 사용한다.
여기에서, 상기 셀 병합 패턴 마스크에 있어서, 셀 병합 패턴은 기존의 원형 또는 육각 셀 패턴의 선폭부(테두리)를 이웃하는 셀 패턴의 선폭부끼리 연결하여 패터닝함으로써, 셀 패턴의 셀 두 개가 연결되도록 형성된 것이다.
상기의 과정에 의해 음각의 셀 병합 패턴이 형성된 마스터 몰드를 제작하게 되는데, 육각 셀 병합 패턴 마스크에 있어서, 셀 병합 패턴 영역은 노광 과정에서 투과되는 방사선의 양이 독립된 셀 패턴 영역에 비해 덜 투과됨으로써 독립된 셀 패턴 영역보다 낮게(포토레지스트층이 더 많이 제거) 형성된다.
따라서, 최종 셀 병합 패턴이 구비된 패턴층은 셀 병합 패턴이 독립된 셀 패턴보다 높게 형성되게 되게 된다.
구체적으로는, 원형 셀 병합 패턴 또는 육각 셀 병합 패턴은 독립된 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴에 대해 1~5㎛ 높게 형성되는 양각 패턴을 형성하게 된다.
또한, 상기 셀 병합 패턴은 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴 2~5개가 병합되어 형성되는 것으로, 적어도 2개 이상의 독립된 육각 셀 패턴이 병합되어야 하며, 5개 보다 많이 병합되게 되면, 후술할 제2광학시트(400)와의 접착 면적이 증가하여 휘도의 감소나 패턴의 밀집도가 떨어지게 되므로, 5개 이하의 육각 셀을 병합하여 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 셀 병합 패턴의 밀도는 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴 100개에 대해 1~50개의 셀 병합 패턴이 형성되는 것이 바람직하다. 이는 병합되는 셀의 밀도가 0~12%까지는 휘도값의 하락이 적지만, 제2광학시트(400)와의 접착시 접착력이 낮아 쉽게 박리되는 수준이며, 병합되는 셀의 밀도가 15%, 즉 100개의 육각 셀 패턴에 대해 15개 정도의 육각 셀 병합 패턴이 형성되는 경우 접착력도 유지하면서, 휘도값의 손실도 적어 바람직하다.
이러한 셀 병합 패턴은 제1광학시트(300)과 제2광학시트(400)과의 공기 공간부를 형성하여 집광력을 높이고, 제1광학시트(300)과 제2광학시트(400)의 밀착에 의한 얼룩 발생을 방지하게 된다. 여기에서, 제1패턴층(320)의 H/D가 작아질수록(패턴의 높이(H), 직경(D)) 제2기재층(420)의 경면과 제1패턴층(320)의 패턴이 밀착되려는 성질이 강하게 된다. 그리고, Wet Out을 방지하기 위한 최소한의 수량으로 셀 병합 패턴을 형성한다.
또한, 상기 제1패턴층(320)은 투명한 재질로써, 방사선(UV) 경화형 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 및 굴절율을 조절한 치환체 등을 사용할 수 있고, SU-6, SU-7을 사용할 수 있으며, 이러한 물질들은 일반적으로 그 굴절율이 1.46~1.48이다.
한편, 상기 제1기재층(310)은 PET 필름으로 형성되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 상기 제1기재층(310)의 두께가 150~300㎛로 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 제2광학시트(400)는 상기 제1광학시트(300)의 제1패턴층(320) 상에 형성되며, 제2기재층(410)과, 상기 제2기재층(410) 상층에 제2패턴층(420)으로 이루어진 것이다. 즉, 상기 제1광학시트(300)의 제1패턴층(320)의 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴과 상기 제2기재층(410)이 접착되어 형성되며, 제1패턴층(320)이 셀 병합 패턴이 형성된 경우에는 셀 병합 패턴이 높이가 높기 때문에 이 부분과 제2기재층(410)이 접착되게 된다.
특히, 셀 병합 패턴과 제2기재층(410)이 접착되는 경우에는 제2기재층(410)과의 접촉 면적이 최소화되면서, 제1광학시트(300)와 제2광학시트(400)와의 일정 간격의 공기 공간부를 형성하여 광의 효율을 감소시키지 않으면서, 광의 집광 효율을 향상시키게 되는 것이다. 이에 대해서는 뒤에서 상세히 설명하고자 한다.
여기에서, 상기 제2패턴층(420)은 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴, 또는 육각형의 테두리가 스무딩한 스무딩 육각 셀 패턴으로 형성된 것이다. 즉, 제2기재층(410) 상층에 원형, 육각형 또는 스무딩 육각형의 패턴들이 배열되어 형성된 것이다.
이러한 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴은 임프린팅 공정에 의해 만들어진 마스터 몰드와의 라미네이팅 및 경화공정에 의하거나, 셀 패턴이 형성된 마스크에 의한 노광 패터닝 공정에 의해 형성된 것이다.
한편, 상기 제2기재층(410)은 폴리스티렌, PMMA, PC 중 어느 하나로 형성된 것으로서, 상기 제1기재층(310)에 비해 비교적 딱딱한 재질로 형성되며, 그 두께는 상기 제1기재층(310)보다 두꺼운 1.0~1.8mm인 것이 바람직하다.
즉, 상기 제1기재층(310)은 원가나 가공성 등을 고려하여 PET 재질로 형성되며, 제2기재층(410)은 상기 제1기재층(310)보다 딱딱한 재질로 더 두껍게 형성되어야 하므로 비교적 저렴한 폴리스티렌, PMMA, PC와 같은 재질로 형성되어, 상대적으로 조명 설비에서 외측, 아래측에 위치하게 되는 제2기재층(410)의 재질을 보다 딱딱하고 견고한 재질로 형성하여, 제1기재층(310)이 우는 것을 방지하고, 내부의 조명 설비가 아래로 처지지 않게 잡아주어 제품을 보호하는 역할을 하게 된다.
여기에서, 상기 제2패턴층(420)의 굴절율 또한 상기 제1패턴층(320)의 굴절율과 유사한 1.46~1.48인 물질을 사용하며, 기본적으로 동일한 재료를 사용한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 원형 셀 병합 패턴(321)이 구비된 제1패턴층(320)을 갖는 제1광학시트(300)와 제2광학시트(400)에 대한 모식도를 나타낸 것으로, 셀 병합 패턴(321)이 다른 독립된 셀 패턴에 대해 높게 형성되어 제2기재층(410)과의 접착 면적을 최소화하여 광속의 감소를 최소화하고, 공기 공간부를 형성하여 집광 효율과 확산 및 균일도를 개선시키게 되는 것이다.
도 3은 도 2의 원형 셀 병합 패턴(321)을 갖는 제1패턴층(320)에 대한 사진을 나타낸 것으로, 각 원형 셀 패턴의 크기는 23㎛, 높이는 10㎛, 셀 병합 패턴(321)의 높이는 11.8㎛, 제1기재층(310)인 PET의 두께는 188㎛이다.
도 4는 본 발명의 일실시예(도 2의 제1광학시트(300) 그리고 제2광학시트(400)의 제2기재층(410)은 폴리스티렌 두께 1.5mm, 제2패턴층(420)의 원형 셀 패턴의 직경 23㎛, 높이는 10㎛, 패턴층의 재료는 SU-6)에 따라 제작된 엘이디 조명 장치에 대한 외관 상태를 나타낸 것으로서, 광속의 균일도가 개선되었음을 확인할 수 있었다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 엘이디 조명 장치에 대한 배광 분포도를 측정한 것으로서, 일반 확산판의 경우 배광각이 넓게 형성되며, 제2광학시트 하나만 사용한 경우에 비해서 제1광학시트 및 제2광학시트의 이중으로 사용한 경우 배광 분포도가 좁게 형성된 것을 확인할 수 있었다.
상기 제1기재층 및 제2기재층의 패턴층의 패턴의 높이나 직경을 조절하여 배광각을 조절할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 제2광학시트에 대한 측면 사진을 나타낸 것으로서, 패턴의 직경 23㎛, 높이는 10㎛로 관찰되었다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 제2광학시트의 단면 형상 및 제2패턴층의 패턴에 의한 집광 시뮬레이션을 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이, 패턴의 측면으로 입광하여 내부에서 전반사 후 굴절을 거쳐 출광부 측으로 조사되는 시뮬레이션을 나타낸 것으로서, 렌즈 형태의 패턴에 의해 집광력 및 배광각이 우수함을 확인할 수 있었다.
상기의 실시예에 따라, 전체 유효 발광면 480x480, 광속 3236lm, 색온도 3600K, L65°휘도 2047Cd/mm2, 지향각 72°에 대해, 가로방향(crosswise)으로는 UGR 수치가 16.3, 세로방향(endwise)으로는 UGR 수치가 17.7로써, UGR 수치가 19 이하를 갖는 경우로 사용자에게 불쾌 글레어가 없는 것으로 나타났다.
상기와 같이 제1광학시트와 제2광학시트로 이루어진 이중 광학시트를 형성함으로써, 출광부 쪽에는 제1광학시트의 제1기재층, 제1패턴층 그리고, 제2광학시트의 제2기재층, 제2패턴층 순서로 형성되게 되어, 제1광학시트와 제2광학시트 사이에는 공기 공간부가 형성되어 공기와 제1패턴층 간의 굴절율 차이로 인한 집광 효과가 상승하게 되며, 불쾌 글레어(UGR 수치의 감소) 및 wet out(제2기재층과 제1패턴층간의 밀착에 의한 얼룩) 현상을 개선할 수 있게 된다.
또한, 제1광학시트의 제1기재층으로 사용된 PET와 같은 재질은 굴절율이 1.57 정도, 제2광학시트의 제2기재층으로 사용된 폴리스티렌(PS)와 같은 재질은 굴절율이 1.54 정도이며, 공기의 굴절율은 1, 제1패턴층 및 제2패턴층의 굴절율은 1.46~1.48이다.
이와 같이 광원으로부터 반사시트를 통해 반사된 빛은 출광부쪽의 제1기재층, 제1패턴층, 공기 공간부, 제2기재층, 제2패턴층을 순차적으로 통과하면서, 공기와 제1기재층, 제1기재층과 제1패턴층, 제1패턴층과 공기 공간부, 공기 공간부와 제2기재층, 제2기재층과 제2패턴층 간의 굴절율 차이로 인해 확산 효과 및 집광 효과를 더욱 상승시키게 된다.
본 발명은 조명 장치 특히 엘이디를 이용한 백라이트 유닛 또는 조명 장치에 적용가능하며, 광속의 균일도 및 집광 효과를 상승을 위한 조명 장치에 사용가능성이 있다.
100 : 광원 200 : 반사시트
300 : 제1광학시트 310 : 제1기재층
320 : 제1패턴층 321 : 셀 병합 패턴
400 : 제2광학시트 410 : 제2기재층
420 : 제2패턴층

Claims (16)

  1. 광원;
    상기 광원에서 조사되는 광을 입광부에서 대광부로 도파하기 위한 반사시트;
    상기 반사시트와 대향하는 출광부에 위치하며, 제1기재층과, 상기 제1기재층 상층에 형성된 제1패턴층으로 이루어진 제1광학시트; 및
    상기 제1광학시트의 제1패턴층 상에 형성되며, 제2기재층과, 상기 제2기재층 상층에 형성된 제2패턴층으로 이루어진 제2광학시트;를 포함하여 구성되되,
    상기 제1광학시트의 제1패턴층은,
    원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴으로 형성되며, 상기 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴 중 일부가 병합되어 원형 셀 병합 패턴 또는 육각 셀 병합 패턴이 구비된 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광원은,
    엘이디(LED)인 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 광원은,
    출광부의 후방 쪽 양 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 반사시트는,
    상기 광원의 후방 쪽으로 광원 사이에 위치하며, "
    Figure 112012104567099-pat00004
    " 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 원형 셀 병합 패턴 또는 육각 셀 병합 패턴은,
    독립된 원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴에 대해 1~5㎛ 높게 형성된 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 셀 병합 패턴은,
    원형 셀 패턴 2~5개 또는 육각 셀 패턴 2~5개가 병합되어 형성된 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 셀 병합 패턴의 밀도는,
    원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴 100개에 대해 1~50개의 셀 병합 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제1패턴층의 굴절율은,
    1.46~1.48인 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 제1기재층은,
    PET 필름으로 형성된 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제1광학시트의 제1기재층의 두께는,
    150~300㎛로 형성된 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 제2광학시트의 제2패턴층은,
    원형 셀 패턴 또는 육각 셀 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 제2광학시트의 제2기재층은,
    폴리스티렌, PMMA, PC 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  15. 제 1항에 있어서, 제2기재층의 두께는,
    1.0~1.8mm인 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 제2패턴층의 굴절율은,
    1.46~1.48인 것을 특징으로 하는 이중 광학시트를 이용한 조명 장치.
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