KR101542262B1 - 도광 표면 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도광을 위한 다층의 표면 구조화된 경질 플레이트에 관한 것이고, 이의 베이스 물질은 투명한 플라스틱 및 임의로 하나 이상의 커버층으로 이루어진다.

Description

도광 표면 구조 {LIGHT-GUIDING SURFACE STRUCTURE}

본 발명은 도광을 위한 다층의 표면 구조화된 경질 플레이트에 관한 것이고, 이의 베이스 물질은 투명한 플라스틱 물질 및 임의로 하나 이상의 커버층으로 이루어진다.

평면 스크린의 소위 백라이트 유닛 (BLU)에 확산판을 사용하는 데에 있어서, 중요한 인자는 평면 스크린 상의 영상의 밝기를 가능한 한 높게 하기 위한, 전체 시스템의 매우 높고 균일한 휘도 (조명 밀도)이다. 원칙적으로, 백라이트 유닛 (직접 광 시스템)은 하기에 기재한 구조를 갖는다. 이는 통상적으로 백라이트 유닛의 크기에 따라 다양한 개수의 고전압 관형 램프, 즉 CCFL (냉음극 형광 램프)가 일반적으로 서로 평행하게 배열되어 있는 하우징으로 이루어진다. 하우징의 내부에는 백색의 확산된 광-반사 표면이 제공된다. 각 경우에서 기본 구조에 추가로 영향을 미치지 않는 다른 광원(LED)을 사용할 수도 있다. 상기 조명 시스템에 1 내지 3 ㎜의 두께, 바람직하게는 1.5 ㎜ 내지 2.0 ㎜의 두께를 갖는 확산판이 배치된다. 다음 작용을 할 수 있는 일련의 필름들이 확산판에 위치한다: 진행 방향으로 광의 재분배 및 초점화, 및 프리즘으로 형성된 구조화 필름, 예를 들면 소위 BEF (밝기 향상 필름), 프리즘 필름 이외에 종종 추가의 확산 필름, 모아레 효과 (Moire effect)를 피하기 위해, 반사 편광자, 예를 들어 DDEF (이중 밝기 향상 필름) 및 선형 편광자에 의한 진행 방향으로의 광의 균일화 (확산 필름), 재분배 및 초점화. 선형 편광 필름은 상부에 배열된 LCD 디스플레이 아래에 직접적으로 배치된다.

폴리카르보네이트와 다양한 광 산란 첨가제의 광 산란 반투명 생성물, 및 이로부터 제조된 성형된 부품은 이미 선행기술에 알려져 있다. 따라서, 예를 들어 EP-A 634 445에는 TiO₂와의 조합으로 코어/쉘 형태를 갖는 비닐-아크릴레이트 기재 중합체 입자를 함유하는 광 산란 조성물이 기재되어 있다.

평면 스크린에서의 광 산란 폴리카르보네이트의 사용은 US 2004/0066645에 기재되어 있다. 여기서, 폴리아크릴레이트, PMMA, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리알킬 트리알콕시실록산 및 이들 성분들의 혼합물이 광 산란 안료로서 언급되었다.

DE 10 2005 039 413에는 0.01％ 내지 20％의 산란 안료를 함유하는 PC 확산판이 기재되어 있다.

그러나, 상기 모든 확산판은 50％ 내지 70％의 투과율을 갖는 반면, 첨가제를 함유하지 않는 폴리카르보네이트는 90％의 광 투과율을 갖는다. 투과율은 달성가능한 밝기에 대해 결정적인 영향을 미친다.

LCD 평면 스크린을 위한 소위 백라이트 유닛에 대한 광 산란 플레이트의 적합성을 평가하기 위해서는, 단지 확산판 자체가 아니라 특히 전체 시스템, 즉 일련의 필름을 포함하는 전체 BLU의 밝기를 고려해야 한다. 확산판은 최대 밝기에서 가능한 한 높은 균일도의 광 분포를 가져야 한다. 상기 두 특성이 모두 목적하는 바이지만, 통상적인 확산판의 경우에 이들은 일반적으로 상충하는 특성이다.

JP 2006/284697 또는 US 2006/10262666에 기재된 표면 구조에 의한 균일화는 높은 투과율 및 이에 따른 높은 밝기의 이점을 갖는다. 이와 관련하여, 단순한 바렐(barrel)-형상 또는 프리즘-형상의 연결 웹 또는 이들의 조합이 기본 유형의 구조를 형성하고, 이는 특정 경우에 압입부와 같은 약간의 변형을 포함하며; 이들 구조는 수학적으로 종종 타원형의 구역으로 설명될 수 있고 상기 경우에 이는 통상적으로 렌티큘러(lenticular) 구조로 지칭된다. 그러나, 달성가능한 균일도는 제한되고 이는 통상적인 확산판의 달성가능한 균일도 미만이다. 상기 구조는 램프의 직접적인 영상을 확대시킨다. 이론에 구애됨이 없이, 최대 광 밀도는 램프를 통해 확대되지만, 이들의 위치는 바뀌지 않는다. 최소값은 램프 사이에 존재한다. 넓은 램프 간격의 경우 및 단지 소수의 램프가 존재하는 경우, 이는 불균일한 영상을 초래한다. 요구가 많은 BLU 구조 (보다 넓은 램프 간격, 낮은 전체 높이)의 충분한 균일도를 달성하기 위해, 복잡한 고가의 다층 구조가 종종 제안된다.

절단된 프리즘으로 이루어진 산란 첨가제를 함유하는 플라스틱 물질의 도광 구조가 CN 1924620에 기재되어 있다. 이들 구조는 램프들의 3개의 투명한 영상을 형성한다고 언급되고 균일한 백라이팅을 허용하기 위해 구조 내에 추가적으로 사용되는 산란 첨가제에 의해 확대된다. 상기 배열에서 사용되는 산란 첨가제는 구조의 도광 작용을 방해하여, 궁극적으로 균일한 백라이팅이 달성될 수 없다.

US 2007047260 및 US 2006250819에는 백라이트 유닛의 산란 플레이트 상의 복합 포물선형 집광기 (compound parabolic concentrator)가 기재되어 있다. 그러나 이들은 선형으로 배열되지 않고, 원형, 정방형 또는 다각형이다. 또한, 상기 경우에서 CPC는 다수의 CCFLS의 광을 균일화하지 않고 단지 밝기만 증가시킨다.

선행 기술과 비교되는 목적은 높은 광 투과율과 동시에 개선된 균일도의 광 분포를 갖는 확산판의 표면 구조를 제공하는 것이다.

따라서 본 발명은 전면 및 후면을 포함하고, 상기 전면이 렌즈 영역 및 볼록 CPC (복합 포물선형 집광기) 영역으로 이루어지는 도광 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명의 문맥에서 용어 "전면" 및 "후면"은 평면 성형품의 대향하는 면 상의 2개의 큰 표면을 지칭한다. 전면은 광원을 피하는 방향이고, 후면은 광원을 향해 있다.

본원에서 사용된 용어 "볼록 CPC" 영역은 CPC의 더 넓은 면이 후면을 향하는 것을 의미한다.

본 발명의 문맥에서 표현 "이동 불변성"은 구조가 한 방향으로 표면 전체에 걸쳐 변화를 나타내지 않거나 또는 적어도 상당하지 않거나 추가적이지 않은 변화를 나타내는 반면, 이에 수직인 방향에서 세로방향 피크 및 골의 형태가 존재하고, 즉 리지형 (ridge-type) 구조를 형성하는 것을 의미한다.

본 발명의 문맥에서 표현 "과변조"는 이동 불변성 방향을 따라, 즉 리지 구조를 따라 구조가 리지 구조를 가로지르는 변화에 독립적인 추가적인 변화를 갖는 것을 의미한다. 수학적 관점에서 효과적인 표면 구조는 이들의 독립적인 구조를 갖는 리지 구조에 부가물을 형성하고 이는 또한 과변조로 지칭된다. 상기 과변조된 구조는 사인 곡선 함수, 무작위 산란 함수 또는 임의의 다른 함수일 수 있다.

본 발명의 범주에서 표현 "렌즈 영역"은 수학적으로 렌즈형 함수로 설명될 수 있는 도광 구조의 일부를 의미한다.

본 발명의 범주에서 표현 "CPC 영역"은 수학적으로 CPC 함수로 설명될 수 있는 도광 구조의 일부를 의미한다.

본 발명의 범주에서 표현 "동일한"은 모든 렌즈 영역이 동일한 형상을 갖고 모든 CPC 영역도 동일한 형상을 갖는 것, 즉 동일한 변수로 설명될 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 범주에서 표현 "의존적인"은 인접한 렌즈 영역 또는 CPC 영역이 상이할 수 있지만, 각각의 인접한 영역에 의해 미리 결정된 형상을 갖는 것, 즉 각각의 인접한 영역에 의존적인 것을 의미한다. 상기 표현은 전반적으로 상이한 형상을 갖지만 주기적으로 변할 수 있는 구조를 설명한다.

본 발명의 범주에서 표현 "독립적인"은 CPC 영역의 인접한 렌즈 영역이 형상의 설명적 변수들이 완전히 서로 독립적인 형상을 갖는 것을 의미한다. 각각의 개별 구조는 상기 경우에 상이한 형상을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 도광 구조는 이하 ACPC (고급 복합 포물선형 집광기)라고도 한다.

본 발명은 또한 도광 구조가 실질적으로 이동 불변성인 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 렌즈 영역 및 CPC 영역이 각각 동일하거나, 의존적이거나 또는 독립적인 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

한 실시양태에서, 모든 렌즈 영역이 동일하고 모든 CPC 영역도 동일하다.

본 발명은 또한 개별 렌즈 영역 및 CPC 영역이 일련의 독립 변수들에 의해 설명될 수 있는 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 CPC 영역이:

a) 한정된 수용각을 사용하여 프레넬(Fresnel) 방정식으로부터 매질에서의 개구각 θ₁ 및 θ₂를 계산하고;

b) 하기 식에 따라 매질에서의 개구각 θ₁을 갖는 포물선 분지 P₁ 및 매질에서의 개구각 θ₂를 갖는 포물선 분지 P₂를 작도하고;

(상기 식 중, θ_1,2는 매질에서의 왼쪽 (θ₁) 및 오른쪽 (θ₂) 포물선의 개구각이고, x는 X 좌표이고, y_1,2는 왼쪽 (y₁) 및 오른쪽 (y₂) 포물선의 Y 좌표임)

c) 포물선 분지의 종점 F₁, F₂ 및 E₁, E₂를 계산하고;

d) 매질에서의 개구각 -θ₁ 정도로 포물선 분지 P₁을 회전시키고 매질에서의 개구각 θ₂ 정도로 포물선 분지 P₂를 회전시키고 포물선 분지 P₂를 X 축을 따라 이동시키고;

e) 임의로는 θ₁≠θ₂인 비대칭 변화의 경우에, 지점 E₁ 및 E₂에 의해 한정된 기울어진 표면의 경사도를 측정하고;

f) 단계 a) 내지 e)에서 구성된 형상으로부터 공기 중에서의 효과적인 수용각을 측정하고;

g) 효과적인 수용각을 한정된 수용각과 비교하여, 편차가 0.001％ 초과인 경우에, 단계 a)에서 한정된 수용각 대신에 보정된 수용각으로 단계 a) 내지 f)를 반복하고, 여기서 보정된 수용각은 한정된 수용각과 동일하지 않으며, 단계 f)로부터의 효과적인 수용각이 한정된 수용각과 일치하도록 선택되고;

h) 한정된 수용각으로부터 효과적인 수용각의 편차 0.001％ 이하가 달성되면, 포물선을 단축 인자에 의해 한정된 정도로 y 방향으로 단축시킴으로써

결정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 한정된 수용각 θ₁이 5°내지 60°이고 한정된 수용각 θ₂가 5°내지 60°인 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 단계 h)에서의 단축이 단순한 절단인 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 단계 h)에서의 단축이 단축 인자에 의해 결정된 인자만큼의 y 축을 따른 형상의 압축인 것을 특징으로 하는, 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 θ₁=θ₂인 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 렌즈의 프로파일이 타원형인 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 총 주기가 10 ㎛ 내지 1 ㎜, 바람직하게는 30 ㎛ 내지 500 ㎛, 특히 바람직하게는 50 ㎛ 내지 300 ㎛의 범위인 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 CPC 영역이 연속적인 다항 집적점(closure)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다. 이는 CPC 영역의 지점 F₁ 및 F₂ 사이의 구조가 다항 함수에 의해 설명될 수 있다는 것을 의미한다. 한 관점에서, 상기 다항 함수는 n이 32 이하인 n차 다항식이다. 다항 함수는 또한 지점 F₁ 및 F₂에서 연속적으로 미분가능한 4차 다항식일 수 있다.

본 발명은 또한 CPC 영역의 지점 F₁ 및 F₂ 사이의 구조가 포물선, 쌍곡선, 삼각 함수, 사인 함수 또는 직선에 의해 설명될 수 있는 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 렌즈 영역의 프로파일이 렌즈인 경우에 다항식이 n차 다항식이고, 렌즈 영역의 프로파일이 원형인 경우에 다항식이 타원형이고, 렌즈 영역의 프로파일이 압축된 원인 경우에 다항식이 n차 다항식인 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 영역이 앞서 기재된 형상과 5％ 미만으로 또는 적어도 10％ 미만으로 상이한 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 구조가 전면 표면의 적어도 80, 90, 95 또는 100％를 차지하는 것을 특징으로 하는 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 성형품이 더욱 낮은 면에 산란 효과를 갖는 표면 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 성형품이 더욱 낮은 면에 UV 흡수층을 함유하는 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 성형품이 추가의 산란 효과를 달성하는 이동 불변성 방향으로 과변조된 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 성형품이 투명한 열가소성 물질, 예를 들어 폴리카르보네이트, 폴리스티렌 또는 개질된 폴리스티렌, PMMA 또는 PET, 또는 이들의 블렌드, 특히 폴리카르보네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 평면 성형품에 관한 것이다. 성형품은 바람직하게는 85％ 초과, 특히 90％의 투과율을 갖는다.

본 발명은 또한 압출에 의한 상기 평면 성형품의 제조, 상기 평면 성형품의 확산판으로서의 용도, 상기 평면 성형품을 포함하는 확산판, 및 상기 평면 성형품 또는 상기 확산판을 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

본 발명은 또한 압출에 의한 상기 평면 성형품의 제조 및 상기 평면 성형품의 두께 50 ㎛ 내지 500 ㎛를 갖는 확산 필름으로서의 용도에 관한 것이다.

확산 필름은 본 발명의 확산판에서 또는 백라이트 유닛의 임의의 다른 확산판에서 사용될 수 있다. 상기 확산 필름 및 상기 확산판의 다른 적용은 LED, 형광 램프 또는 OLED와 같은 조명 용품에서의 광 확산이다.

CPC 영역은 통상적인 유전 CPC (복합 포물선형 집광기)의 디자인을 따르고, 차이점은 CPC 영역이 연속적인 다항 집적점 (다항식)을 포함한다는 것이다. 유전 CPC는 통상적으로 집광기 시스템으로 사용되고, 이는 훨씬 더 오래전에 알려진 금속성 CPC와 달리, 총 내부 반사의 광학적 원리에 기초한다. 여기서 사용된 형태의 CPC의 수학적 측정을 위한, 측정 변수는 2개 (일반적으로 동일함)의 수용각 뿐만 아니라 단축 인자이다. CPC (도 3)는 하기 절차에 따라 상기 식을 사용하여 구성된다. 기재된 절차는 내포된 최적화 문제를 갖는다:

1. 한정된 수용각을 사용하여 프레넬 방정식으로부터 매질에서의 개구각 θ₁ 및 θ₂ (31 및 32)를 계산함.

2. 하기 식에 따라 매질에서의 개구각 θ₁ (31)을 갖는 포물선 분지 P₁ (22) 및 매질에서의 개구각 θ₂ (32)를 갖는 포물선 분지 P₂ (23)를 작도함.

3. 포물선 분지의 종점 F₁, F₂ 및 E₁, E₂ (25, 26, 45, 46)을 분석 계산함.

4. 매질에서의 개구각 -θ₁ 정도로 포물선 분지 P₁을 회전시키고 매질에서의 개구각 θ₂ 정도로 포물형 분지 P₂를 회전시키고 포물선 분지 P₂를 X 축을 따라 이동시킴;

5. θ₁≠θ₂ (31 및 32)인 비대칭 변화의 경우에, 지점 E₁ 및 E₂에 의해 한정된 기울어진 표면의 경사도를 측정함.

6. 공기 중에서의 효과적인 수용각을 상기 작도로부터 측정함.

7. 목적하는 수용각과 비교함. 매우 적게 일치하는 경우, 보정된 수용각으로 1번부터 출발하여 절차를 반복함.

8. 정확도가 충분한 경우, 포물선을 y 방향으로 단축 인자 (36)에 의해 결정된 정도로 단축 (단순한 절단) 시키고, 새로운 종점 E₃ 및 E₄ (27 및 28)이 생김.

9. 지점 F₁ 및 F₂ (25, 26)에 의해 한정된 가장자리를 연속적으로 미분가능한 방식으로 조합된 n차 다항식에 의해 대체함.

상기 경우에, CPC는 이들의 본래 작용과 다른 방식으로 사용된다. 수용각 θ₁ 및 θ₂ (도 3)가 램프 2개 사이의 영역 내 확산판 상의 광 입사각보다 약간 작도록 CPC가 조정되면, 상기 자유롭게 한정가능한 지점에서 광 밀도가 증가된다. 상기 방식으로 한정되는 CPC는 도 1에서 지점 25와 27 사이의 영역뿐만 아니라 지점 26과 28 사이의 영역을 결정한다. CPC는 또한 대칭적으로 동일한 개구각 θ₁=θ₂으로, 또는 비대칭적으로 상이한 개구각 θ₁≠θ₂으로 제공될 수 있다.

도 1에서 지점 25와 26 사이의 다항 영역은 연속적으로 조정되는 함수이다. 이는 n차 다항식, 원형 영역, 타원형, 사인 함수, 포물선, 렌즈 또는 직선일 수 있다. n차 다항식이 바람직하다. 지점 25 및 26에서 연속적으로 미분가능한 4차 다항식이 특히 바람직하다.

지점 29와 27 사이의 렌즈 영역 (렌즈)과 조합하여, 지점 25와 26 사이의 다항식은 램프 바로 위 영역에서의 최대 높이 및 최대 폭을 결정한다. 여기서 휘도는 작은 공간 영역 내 편평한 표면의 경우에 매우 높지만, 급격하게 낮아진다. 상기 영역에서의 렌즈의 산란 효과는 상기 최대값이 확장됨과 동시에 낮아지는 것을 초래한다. 상기 확장은 영역의 곡률을 통해 조절할 수 있다. 상기 경우에서 결정 변수는 산란 렌즈의 표준화된 초점 길이이다. 상기 렌즈는 다음 공식에 따라 계산할 수 있다: 사인 곡선, n차 다항식, 포물선, 쌍곡선, 타원, 원, 원호, 직선. 타원이 바람직하다.

마지막 작도 변수는 2개의 부분 영역 (24)의 비율뿐만 아니라 (21), (22) 및 (23)의 합이다. 램프와 램프 바로 위 사이의 최대값은 상기 비율을 통해 동일한 휘도를 야기할 수 있다. 다항 영역에서 어떤 함수가 사용되는 가에 따라, 이에 따른 함수를 렌즈 영역에서 사용해야 한다. 바람직한 조합은 하기 표에 나타내었다:

통상적인 렌티큘러 구조에서의 2배와 비교하여 최대값을 3배로 함으로써, 동일한 시스템에서 균일화 효과는 더욱 크다. 최대값의 위치 뿐만 아니라 이들의 폭 및 최대 강도는 서로 별도로 맞출 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 구조는 또한 중요한 백라이트 유닛 조립체 (예를 들어 보다 적은 램프, 보다 얇은 조립체)에 적합하다.

상기 구조는 몇몇 변수에 의해 수학적으로 정확히 설명할 수 있고 백라이트 유닛의 각각의 디자인에 맞출 수 있다. 상기 방식으로 동일한 시간에 높은 밝기를 갖는 매우 균일한 백라이팅이 가능하다. 또한, 체적 산란을 기반으로 하는 통상적인 시스템과 대조적으로, 상기 효과는 작도에 있어 추가의 자유도를 제공하는 플레이트의 두께에 독립적이다.

CPC의 구조, 다항식의 구조 뿐만 아니라 렌즈 영역의 구조는 또한 밝기의 균일성에 대해 관계된 다른 수학적 함수에 의해 계산될 수 있다. 이는 개별 직선 영역에 의한, 또는 n차 다항식 또는 당업자에게 알려진 다른 함수에 의한 근사치일 수 있다.

감소된 개수의 CCFL을 갖는 백라이트 유닛 (42 인치 LCD 텔레비젼에서 20 또는 22개의 CCFL 대신 적용에 따라 4, 12, 14, 16개)에서, 본 발명은 본 발명에 따른 확산판에 의해 빛이 균일하게 분배될 수 있게 하여 밝기의 차이가 최소화되고 텔레비젼을 시청시에 더 이상 육안으로 검출될 수 없다. TV에서 밝기의 차이에 대한 검출 한계는 표준 세미 (Semi) D31-1102에 기재되어 있다 (램프 무라 (mura)).

본 발명은 도면 (도 1 내지 도 10)에 의해 더욱 자세하게 설명되고, 여기서:

도 1은 도광 구조의 단면이고

도 2는 도광 구조의 3D 도면이고

도 3은 복합 포물선형 집광기의 작도의 원리를 나타내고

도 4는 백라이트 유닛의 단면이며

도 5는 실시예 1에 따른 밝기 분포를 나타내고

도 6은 실시예 2에 따른 밝기 분포를 나타내고

도 7은 실시예 3에 따른 도광 구조의 단면이고

도 8은 실시예 4에 따른 도광 구조의 단면이며

도 9는 실시예 3에 따른 밝기 분포를 나타내고

도 10은 실시예 4에 따른 밝기 분포를 나타낸다.

여기서 참조 번호는 다음과 같다:

1 도광 산란 플레이트

2 확산 필름

3 프리즘 필름 BEF

4 반사 편광자 필름 DBEF

5 CCFL

6 반사 후면

7 CCFL들의 간격

8 CCFL와 도광 산란 플레이트 사이의 거리

11 도광 산란 플레이트 상의 CPC 구조

21 도광 구조의 다항 영역

22 도광 구조의 왼쪽 CPC 영역 (포물선 P₁)

23 도광 구조의 오른쪽 CPC 영역 (포물선 P₂)

24 도광 구조의 렌즈 영역

25 CPC의 상부 종점 F₁

26 CPC의 상부 종점 F₂

27 CPC의 하부 종점 E₃

28 CPC의 하부 종점 E₄

29 렌즈 영역의 왼쪽 종점 L₁

31 포물선 P₁의 개구각 θ₁

32 포물선 P₂의 개구각 θ₂

33 CPC 바디

34 X 좌표

35 Y 좌표

36 절단 인자에 의해 결정된 CPC 바디의 단축

37 밝기 (BLU에 대한 수직 시야)

38 백라이트 유닛에 대한 위치 (램프들에 대해 정사영)

39 실시예 1에서 언급한 어떠한 조치도 취하지 않은 램프의 밝기 분포

40 비교예 1에서와 같은 구조의 밝기 분포

41 실시예 1에서와 같은 구조의 밝기 분포

42 비교예 2에서와 같은 구조의 밝기 분포

43 실시예 2에서 언급한 어떠한 조치도 취하지 않은 램프의 밝기 분포

44 실시예 2에서와 같은 구조의 밝기 분포

45 단축되지 않은 CPC의 하부 종점 E₁

46 단축되지 않은 CPC의 하부 종점 E₂

47 실시예 3에서 언급한 어떠한 조치도 취하지 않은 램프의 밝기 분포

48 실시예 3에서와 같은 구조의 밝기 분포

49 실시예 4에서 언급한 어떠한 조치도 취하지 않은 램프의 밝기 분포

50 실시예 4에서와 같은 구조의 밝기 분포

특정 경우에서 전면 및/또는 후면에서 산란 작용을 갖는 추가의 표면 구조가 상기 효과를 더욱 증가시킨다.

광 분포의 균일화의 효과는 추가적으로 혼입된 산란 입자에 의해 더욱 증가될 수 있다. 통상적으로 ACPC 구조와 같은 도광 구조의 작용은 작은 산란 입자의 산란 효과에 의해 증대되어, 산란 입자의 산란만이 단일 효과로 남아있을 수 있다. 또한 놀랍게도 산란 입자들의 저 농도에서 광의 균일도가 상당히 개선된다는 것이 밝혀졌다.

산란 입자는 중합체 입자 또는 무기 입자일 수 있다. 많은 상이한 물질들, 예를 들어 무기 또는 유기 물질이 산란 입자로서 적합하다. 이들은 또한 액체, 고체 또는 기상 형태로 존재할 수 있다.

무기 물질의 예는 염 유사 화합물, 예컨대 이산화티타늄, 산화아연, 황화아연, 황산바륨 등 뿐만 아니라 무기 유리와 같은 무정형의 물질을 포함한다.

유기 물질의 예는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리트리알콕시실록산을 포함한다. 상기 산란 입자는 코어/쉘 형태를 갖는 아크릴레이트 기재 중합체 입자일 수 있다. 상기 경우에 이들은 예를 들어 바람직하게는 EP-A 634 445에 기재된 것이다.

기상 물질의 예는 질소, 희가스와 같은 불활성 기체, 뿐만 아니라 공기 또는 이산화탄소이다. 상기 물질은 가압하에 중합체 용융물 중에 "용해"되고, 예를 들어 압출 방법에 의해 성형품으로 가공된다. 이어서 이들은 성형품의 냉각/압력 이완 시에 기포를 형성한다.

상기 산란 입자는 또한 구형 형상으로부터 결정을 형성하는 기하학적 형상에 걸쳐 폭넓게 상이한 형태를 가질 수 있다. 전이 형상이 또한 가능하다. 또한 상기 산란 입자가, 예를 들어 산란 입자의 코팅으로부터 기인하거나 코어/쉘 형태로부터 기인하여 이들의 단면에서 상이한 굴절률을 가질 수 있다.

산란 입자는 폴리카르보네이트에 광 산란 특성을 부여하는 데에 유용하다. 산란 입자의 굴절률 n은 바람직하게는 폴리카르보네이트 굴절률의 ± 0.25 단위 내, 더 바람직하게는 ± 0.18 단위 내, 가장 바람직하게는 ± 0.12 단위 내이다. 산란 입자의 굴절률 n은 바람직하게는 폴리카르보네이트의 굴절률에 대해 ± 0.003 단위보다 근접하지 않고, 더 바람직하게는 ± 0.01 단위보다 근접하지 않고, 가장 바람직하게는 ± 0.05 단위보다 근접하지 않다. 굴절률은 표준 ASTM D 542-50 및/또는 DIN 53400에 따라 측정한다.

산란 입자는 일반적으로 0.5 ㎛ 이상, 바람직하게는 2 ㎛ 이상, 더 바람직하게는 2 내지 50 ㎛, 가장 바람직하게는 2 내지 15 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는다. "평균 입자 직경"은 수 평균을 지칭하는 것으로 이해된다. 바람직하게는 90％ 이상, 가장 바람직하게는 95％ 이상의 산란 입자가 2 ㎛ 초과의 직경을 갖는다. 산란 입자는 바람직하게는 자유 유동 분말이다.

한 제조 방법에서, 산란 입자는 본 발명에 따른 확산판의 베이스 물질로 혼입되고, 여기서 광 산란 구조는 어떠한 산란 입자도 없이 투명한 플라스틱 물질의 박층으로서 전면 상에 형성된다. 다른 제조 방법에서 산란 입자는 박층에서 확산판의 후면에 적용된다. 이들 박층은 바람직하게는 공압출에 의해 제조된다. 이들 박층은 또한 코팅물이 산란 입자를 함유하는 코팅에 의해 제조될 수 있다.

베이스 물질에서 산란 입자는 0.001％ 내지 0.1％의 농도, 바람직하게는 0.01％ 내지 0.2％의 농도로 사용된다. 후면 상의 박층에서 산란 입자는 0.1％ 내지 10％, 바람직하게는 0.5％ 내지 5％의 농도로 사용된다.

도광 ACPC 구조를 갖는 본 발명에 따른 확산판은 압출, 사출 성형, 사출 압축 성형, 고온 엠보싱(embossing), 저온 엠보싱 또는 고압 성형에 의해, 바람직하게는 압출에 의해 제조된다. 압출의 경우에, 본 발명에 따른 구조는 롤러들 중 하나에 존재한다. 상기 구조는 고정밀 밀링, 레이저 처리, 화학적 구조화, 포토리소그래피 또는 당업자에게 알려진 다른 기술에 의해 롤러에 적용될 수 있다.

확산판은 또한 추가의 층, 즉 중간층, 및 임의로는 전면 및/또는 후면 상의 추가의 층을 포함할 수 있다.

중간층은 기본적으로 플레이트에 강성 및 열적 안정성을 부여한다. 층이 전면에 사용되지 않는 경우에, 구조는 중간층으로 엠보싱된다. 전면 상의 층은 기본적으로 구조의 영상화를 위해 이용된다. 후면 상의 층은 중간층을, 예를 들어 UV 광으로 인한 황변으로부터 보호한다. 상기 층은 또한 추가의 산란 작용을 가질 수 있고, 이는 또한 표면 구조화에 의해 또는 산란 안료의 첨가에 의해 달성된다.

확산판의 두께는 0.2 ㎜ 내지 5 ㎜, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 3 ㎜, 특히 바람직하게는 1 ㎜ 내지 1.5 ㎜이다. 표면적은 바람직하게는 10 ㎠ 내지 2 ㎡이다.

백라이트 유닛에서의 용도를 제외하고, ACPC 구조를 갖는 본 발명에 따른 확산판은 또한 큰 면적 조명 장치의 밝기의 균일화에 사용할 수 있다.

실시예 :

실시예 1

램프 중간점 간격 19.8 ㎜, 램프 직경 3 ㎜ 및 확산판/램프 간격 6.1 ㎜를 갖는 32" 백라이트 유닛을 사용하였다. 두께 1 ㎜로 ACPC 구조를 가지며 다음 변수를 갖는 마크롤론 (Makrolon, 등록상표) OD 2015 (250℃ 및 2.16 ㎏에서 ISO 1133에 따른 MVR 16.5 ㎤/10분, ISO 11357-1, -2에 따른 유리 전이 온도 145℃, 및 10℃/분, 50N 및 50 또는 120℃/시간에서 ISO 306에 따른 VICAT 연화점 145℃, ISO 489 및 방법 A에 따른 굴절률 1.584, 및 550 ㎚ 내지 1 ㎜에서 ISO 13468-2에 따른 89％ 초과의 광 투과율 및 800 ㎚ 내지 1 ㎜에서 90％ 초과의 광 투과율을 갖는, 독일 레버쿠젠 소재의 바이엘 머티리얼사이언스 사의 광학 폴리카르보네이트)의 확산판을 백라이트 유닛에 적용하였고, 여기서 또한 산란 절반값 개구 반각 5°를 갖는 무작위 구조는 플레이트의 후면에 배치하였다: 수용각 80°, 단축 인자: 0.05, 중합체: 폴리카르보네이트, 렌즈 구조: 압축된 반원 (인자 2), 비율: 0.2. 상기 구조에 의해 평균값에 있어서 3.7％의 밝기 변화를 얻었다. 도면은 도 5에 나타내었다.

비교예 1

램프 중간점 간격 19.8 ㎜, 램프 직경 3 ㎜ 및 확산판/램프 간격 6.1 ㎜를 갖는 32" 백라이트 유닛을 사용하였다. 마크롤론 (등록상표) OD 2015의 확산판을 두께 2 ㎜로 백라이트 유닛에 적용하였고, 산란제 함량은 5％였다. 상기 구조에 의해 평균값에 있어서 7.5％의 밝기 변화를 얻었다. 도면은 도 5에 나타내었다.

실시예 2

램프 중간점 간격 96 ㎜, 램프 직경 15 ㎜ 및 확산판/램프 간격 18 ㎜를 갖는 32" 백라이트 유닛을 사용하였다. 두께 2 ㎜로 ACPC 구조를 가지며 다음 변수를 갖는 마크롤론 (등록상표) OD 2015의 확산판을 백라이트 유닛에 적용하였다: 수용각 80°, 단축 인자: 0.05, 중합체: 폴리카르보네이트, 렌즈 구조: 압축된 반원 (인자 4), 비율: 0.2. 상기 구조에 의해 평균값에 있어서 7.7％의 밝기 변화를 얻었다. 도면은 도 6에 나타내었다.

비교예 2

램프 중간점 간격 96 ㎜, 램프 직경 15 ㎜ 및 확산판/램프 간격 18 ㎜를 갖는 32" 백라이트 유닛을 사용하였다. 마크롤론 (등록상표) OD 2015의 확산판을 두께 2 ㎜로 백라이트 유닛에 적용하였고, 산란제 함량은 5％였다. 상기 구조에 의해 평균값에 있어서 35％의 밝기 변화를 얻었다. 도면은 도 6에 나타내었다.

도 5 및 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 비교예에서의 밝기는 ACPC 구조를 갖는 본 발명에 따른 확산판에서보다 상당히 더욱 급격하게 변화하였다. 또한 평균 밝기가 상당히 더욱 높았다.

실시예 3

램프 중간점 간격 52 ㎜, 램프 직경 3 ㎜ 및 확산판/램프 간격 16 ㎜를 갖는 32" 백라이트 유닛을 사용하였다. 두께 1.2 ㎜로 ACPC 구조를 가지며 다음 변수를 갖는 마크롤론 (등록상표) OD 2015의 확산판을 백라이트 유닛에 적용하였다: 수용각 40°, 단축 인자: 0.1, 중합체: 폴리카르보네이트, 렌즈 구조: 직선, 비율: 0.07, 다항 영역: 2차 다항식 (도 7 참조). 상기 구조에 의해 평균값에 있어서 3.7％의 밝기 변화를 얻었다. 도면은 도 9에 나타내었다.

실시예 4

램프 중간점 간격 26 ㎜, 램프 직경 3.4 ㎜ 및 확산판/램프 간격 3.4 ㎜를 갖는 32" 백라이트 유닛을 사용하였다. 두께 1.2 ㎜로 ACPC 구조를 가지며 다음 변수를 갖는 마크롤론 (등록상표) OD 2015의 확산판을 백라이트 유닛에 적용하였다: 수용각 8°, 단축 인자: 0.05, 중합체: 폴리카르보네이트, 렌즈 구조: 압축된 반원 (인자 2), 비율: 0.07, 다항 영역: 단면의 한정된 9차 다항식 (도 8 참조). 상기 구조에 의해 평균값에 있어서 2.2％의 밝기 변화를 얻었다. 도면은 도 10에 나타내었다.

실시예 3 및 4는 밝기 변화가 백라이트 유닛의 기하 형태와 정확하게 일치하는 ACPC 구조에 의해 4％ 미만으로 어떻게 감소될 수 있는지를 나타낸다.

Claims (15)

1. 이동 불변성인 도광 구조를 포함하는 전면, 및 후면을 포함하고,
   상기 전면은 광원을 피하는 방향에 위치되고,
   상기 후면은 광원을 향하는 방향에 위치되고,
   상기 도광 구조는
   - 제1 및 제2 포물선 분지로 구성되며, 이때 각 포물선 분지는 상부 종점(25, 26) 및 하부 종점(27, 28)을 가지며, 하부 종점이 후면에 보다 가까이 배치되는 것인, 볼록 복합 포물선형 집광기 영역(CPC 영역(22, 23)),
   - CPC 종결을 형성하며 두 개의 상부 종점에서 연속적으로 미분가능한 4차 다항 함수로 표현될 수 있는, CPC 영역의 상부 종점 사이의 구조(21), 및
   - 하부 종점(27, 28) 중 하나에 인접한, 사인 곡선, 타원, 원, 또는 원호 형상의 렌즈 영역(24)
   의 단면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
   백라이트 유닛용 확산판.
2. 이동 불변성인 도광 구조를 포함하는 전면, 및 후면을 포함하고,
   상기 전면은 광원을 피하는 방향에 위치되고,
   상기 후면은 광원을 향하는 방향에 위치되고,
   상기 도광 구조는
   - 제1 및 제2 포물선 분지로 구성되며, 이때 각 포물선 분지는 상부 종점(25, 26) 및 하부 종점(27, 28)을 가지며, 하부 종점이 후면에 보다 가까이 배치되는 것인, 볼록 복합 포물선형 집광기 영역(CPC 영역(22, 23)),
   - CPC 종결을 형성하며 두 개의 상부 종점에서 연속적으로 미분가능한 4차 다항 함수로 표현될 수 있는, CPC 영역의 상부 종점 사이의 구조(21), 및
   - 하부 종점(27, 28) 중 하나에 인접한, 사인 곡선, 타원, 원, 또는 원호 형상의 렌즈 영역(24)
   의 단면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
   백라이트 유닛용 확산 필름.
3. 제1항에 있어서, 이동 불변성인 방향으로 추가의 산란 효과를 발생시키는 과변조된 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 확산판.
4. 제2항에 있어서, 이동 불변성인 방향으로 추가의 산란 효과를 발생시키는 과변조된 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 확산 필름.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌 또는 개질된 폴리스티렌을 포함하는 백라이트 유닛용 확산판.
6. 제2항 또는 제4항에 있어서, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌 또는 개질된 폴리스티렌을 포함하는 백라이트 유닛용 확산 필름.
7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 0.2 ㎜ 내지 5 ㎜의 두께를 가지는 백라이트 유닛용 확산판.
8. 제7항에 있어서, 1 ㎜ 내지 1.5 ㎜의 두께를 가지는 백라이트 유닛용 확산판.
9. 제2항 또는 제4항에 있어서, 50 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가지는 백라이트 유닛용 확산 필름.
10. 제1항 또는 제3항의 백라이트 유닛용 확산판을 포함하는 백라이트 유닛.
11. 제2항 또는 제4항의 백라이트 유닛용 확산 필름을 포함하는 백라이트 유닛.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

Images