KR20000029608A - 도광체 - Google Patents

Abstract

하나 이상의 측단면으로부터 광을 안내하는 투명한 도광체 (3) 로서, 직선형상 광원의 축에 직교하는 단면에서의 단면폭 (W;㎛) 이 10≤W≤200 인 반점형상, 실선형상 또는 파선형상의 볼록형상 패턴이, 출사면으로부터의 출사광의 휘도분포가 대략 균일해지도록, 직선상 광원에 가까운 부분은 저밀도로, 먼 부분은 고밀도로 광출사면에 다수 배치된 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 볼록형상 패턴의 단면이 부분적으로 직선부를 갖는 대체로 사다리형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가 0.2≤H/W≤1.0 인 것, 볼록형상 패턴의 단면이 대체로 원호형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가 0.2≤H/W≤0.5 인 것이 각각 바람직하다.

Description

도광체{lightguide}

투명판의 측단면으로부터 입사시키고, 그 일방의 면 (광출사면) 으로부터 광을 출사시켜 조명을 행하도록 한, 소위 에지라이트 방식의 도광체를 구비한 면광원장치가, 워드프로세서, 퍼스널컴퓨터, 박형 텔레비젼 등에 설치되는 액정표시장치의 배면 조명장치로서 이용되고 있다.

도광체의 측단면으로부터 입사된 1 차 광을 이 도광체의 광출사면 전체로부터 균일하게 효율적으로 출사하기 위해서는, 도광체에 유도된 광을 그 진행방향에 직교하는 방향으로, 산란반사시킬 때에, 광원부근의 산란반사능력이 낮고, 광원으로부터 가장 먼 부분의 확산반사능력이 높아지도록 하고, 또한 입사된 1 차 광의 대부분이 출사면으로부터 출사되도록 분포시킬 필요가 있다. 이와 같은 산란반사능력을 부여하기 위한 원리 및 그 가공법에 대해서는 이하와 같이 여러가지 제안되고 있으며, 그 일부는 실용화되고 있다.

① 조면(粗面)을 주체로 하는 것

도광체의 광출사면 전체 또는 그 대향면 전체를 동일하게 조면화시킨 것 (일본 특개평 3-118593 호 공보, 평6-118248 호 공보 등) 또는 조면조도를 변화시킨 것 (일본 특개소 63-168604 호 공보 등) 이나, 반점형상 또는 선형상의 조면패턴을 그 면적밀도를 변경하여 배치 형성한 것 (일본 특개평 4-162002 호 공보 등) 이 있다. 조면화의 방법은 금형의 샌드블라스트나 케미컬에칭에 의하고, 조면패턴의 형성방법은 포토에칭과 샌드블라스트의 조합 (일본 특개평 4-52286 호 공보) 등으로 실시된다.

② 산란반사체를 도포하는 것

광 출사면에 대향하는 내면에 스크린 인쇄법 등으로 백색도료나 미립자를 함유한 산란반사물질을 망점형상이나 선형상 패턴형상으로 도포한 것 (일본 특개소 57-12838 호 공보, 일본 특개평 1-245220 호 공보 등) 으로, 제조공정은 패턴이 없는 경면판의 성형공정과 패턴인쇄공정의 2 공정으로 된다.

③ 벌크확산을 주체로 하는 것

광 확산미립자의 혼합이나 비상용 폴리머의 혼합, 공중합 등에 의해 도광체 벌크수지 자신을 광확산 산란체로 하는 것 (일본 특개평 1-172801 호 공보, 일본 특개평 2-221924 호 공보, 일본 특개평 5-249319 호 공보, 일본 특개평 6-186560 호 공보 등) 이 공개되어 있다.

④ 요철형상 패턴에 의한 것

이하의 3 종류로 크게 구별된다. 제조방법은 도광체 자체 또는 성형금형을 기계절삭, 레이저가공, 금형에칭 등으로 가공하는 것이다.

1) 오목패턴

출사면 또는 그 대향면에 평면을 기준으로 오목패턴을 배치한 것. 예를 들면, 1 차원의 선형상 삼각홈 (일본 특개평 2-165504 호 공보, 일본 특개평 6-3526 호 공보), 직사각형 홈 (일본 특개평 6-123810 호 공보, 일본 특개평 6-265731 호 공보 등), 반원홈 (실개평 5-79537 호 공보), 파선형상 삼각홈 (일본 특개평 5-196936 호 공보, 일본 특개평 5-216030 호 공보 등) 이 있다. 2 차원 형상의 원추 또는 각추형상의 조각 (일본 특개평 4-278922 호 공보), 반구형상의 조각 (일본 특개평 6-289393 호 공보 등), 원추형상의 조각 (실개평 1-145902 호 공보) 이 있다. 또한, 패턴 오목부의 내면을 조면화한 것 (일본 특개평 4-355408 호 공보, 실개평 5-94802 호 공보 등) 도 제안되고 있다.

2) 볼록 패턴

출사면 또는 그 대향면에 평면을 기준으로 볼록패턴을 배치한 것이 있다. 예를 들면, 1 차원의 선형상 삼각볼록 (일본 특개평 5-313163 호 공보, 일본 특개평 6-75123 호 공보), 직사각형 볼록 (실개평 5-79537 호 공보), 반원 볼록 (일본 특개평 6-281928 호 공보) 가 있다. 또, 2 차원형상으로는 반구볼록 (실개평 5-79537 호 공보, 일본 특허공개공보평 6-281929 호 공보 등) 이 있다. 또한 이들 볼록부를 조면화한 것 (실개평 5-94802 호 공보, 일본 특개평 6-186562 호 공보 등) 도 있다.

3) 요철 패턴

출사면 또는 그 대향면에 평면을 갖지 않고, 1 차원의 톱형상 패턴 또는 2 차원 격자결 형상의 패턴을 배치한 것이 있다. 예를 들면 1 차원 톱형상 (일본 특개소 64-11203 호 공보, 일본 특개평 6-250024 호 공보 등), 2 차원 격자결 형상 (일본 특개소 62-278505 호 공보, 일본 특개평 3-189679 호 공보 등), 또한 전체를 조면화한 것 (일본 특개평 6-342159 호 공보, 일본 특개평 6-123885 호 공보) 이 있다.

종래부터의 고휘도, 고균정도(高均整度)의 요구에 더하여, 근년에는 대화면, 박형, 경량, 저소비전력으로의 요구가 점차 증대하고 있어, 종래의 ② 에 의한 인쇄패턴을 주체로 하여 실용화되어온 평판형상 도광체로 부터, 보다 얇은 경량의 테이퍼 (빗살) 형 도광체로 이행하고 있으며, 상기 ② 의 기술에서는 필요한 패턴 인쇄공정이 불필요해져, 산란반사 패턴도 동시에 형성할 수 있는 사출성형법이 비용면에서 바람직하다고 되어 있다.

이 견지로 부터, 상기 ① ∼ ④ 의 방법은 각각 다음과 같은 문제를 갖고 있다.

① 의 동일한 조면에 의한 것은, 금형에 의한 사출성형법으로 양산할 수 있지만, 면광원으로서 균일휘도로 하기 위해서는 1 차 광원 입광부를 충분히 두껍게 하고, 광원에서 먼곳을 얇게 하는 것과 같이, 복잡한 곡면의 빗살형으로 해야 되기 때문에 금형이 복잡해지는 것, 도광체 형상의 자유도에 제약이 있는 것, 원리적으로 도광체를 대면적으로 박형화하는 것에 한계가 있는 것 등의 곤란이 있다. 또, 조면도를 변화시키는 제안도 있지만 실현에는 곤란이 많다. 한편, 조면을 반점이나 선형상의 패턴으로 분포하는 방법은 도광체의 형상을 자유롭게 할 수 있어, 패턴설계에서 휘도균일을 도모할 수 있는 비교적 우수한 방법이기는 하지만, 그 금형 제조시에, 포토에칭의 패턴형성 정밀도와 후속공정의 블라스트 등의 조면화처리와의 불균일 등 금형제작에서의 불안정요소 때문에 위험이 크다.

② 에 의한 인쇄법은, 종래의 평판 타입의 도광체에서 가장 실용화된 방법이지만, 첫번째 문제는 패턴인쇄가 다른 공정이 되기 때문에 사출성형법 등으로 패턴을 동시에 형성하는 방법에 비해, 비용면에서 이점이 없다는 것이다. 또, 인쇄 정밀도의 한계 (일본 특허공개공보평 4-289822 호 공보 참조) 에 의해 산란반사 패턴의 도트의 피치를 1 ㎜ 정도보다 작게 할 수 없다 (일본 특개평 5-100118 호 공보 참조). 또, 이 인쇄정밀도의 문제에 의해 패턴인쇄시, 최소점이나 최소선의 재현성이 낮고, 생산성이 저하되어 비용증가를 초래한다 (일본 특개평 3-9304 호 공보, 일본 특개평 4-278922 호 공보 참조). 또, 성능적으로는, 패턴이 거칠기 때문에, 패턴이 있는 부분과 없는 부분에서 국소적인 명암차가 발생하여 휘도 불균일이 되므로, 도광체 출사면측에 확산효율이 높은 확산판 또는 확산시트를 설치하여 패턴조도에 의한 국소적인 휘도 불균일을 균일화하는 것이 통례이다. 그러나, 확산효율이 높은 확산판 또는 확산시트는 전광선투과율이 낮아 손실이 발생하므로, 휘도의 저하를 가져온다 (일본 특개평 5-100118 호 공보, 일본 특개평 6-265732 호 공보 참조).

거친 패턴이 규칙적으로 배치되어 있는 경우에는, 이 국소적 휘도불균일에 기인하여, 도광체 출사면측에 수직방향의 휘도를 높일 목적으로 배치되는 프리즘시트나 액정패널과의 사이에서 모아레 무늬가 발생한다. 이를 방지하기 위해, 상술한 바와 같은 확산효율이 높은 확산판 또는 확산시트가 이용되고 있는데, 이 때문에 휘도저하를 초래하고 있다. 다른 방법으로는, 패턴간격을 불규칙적으로 배치하거나 (일본 특개평5-313017 호 공보, 일본 특개평 6-242442 호 공보 참조), 프리즘시트의 능선방향에 대하여, 경사지게 배치하는 (일본 특개평 5-257144 호 공보, 일본 특개평 6-230228 호 공보 참조) 것이 제안되고는 있지만, 설계나 조립이 곤란해진다.

③ 에 의한 것은, 사출성형법 등으로 양산가능하고, 원리적으로 패턴에 의한 국소적 휘도불균일이 전혀 없는 것이 기대되지만, 벌크 산란방향만으로 균일휘도를 달성하는 것은 곤란하다고 생각된다. 또, 도광체 벌크 자신에 광확산성능의 분포를 하는 것이 용이하지 않아, 양산이 곤란하다. 또한, 균일확산제의 수지재료로 균일휘도를 실현하기 위해서는, 테이퍼형상 등의 두께를 변화시킬 필요가 발생하거나, 요철 패턴의 형성이 필요해지기도 하여, 다른 휘도균일의 달성수단을 병용할 필요가 생기는 등 복잡해지거나, 도광체 형상으로의 제약이 큰 문제가 될 가능성이 있다.

④ 에 의한 것은, 금형을 이용한 프레스법이나 사출성형법을 전제로 한 양산성이 우수한 방법이다. 요철패턴의 달성수단으로서는, 기계절삭, 레이저가공, 케미컬에칭 등이 개시되어 있다. 그러나, 어느 가공방법도 패턴형상 정밀도, 치수정밀도, 패턴형성면의 조도에 대해서는, 미세패턴으로 대면적일수록 가공상에서의 안정성, 재현성, 비용에서 곤란이 크고, 위험이 크다. 현재까지 실용화되고 있는 것은 수 인치크기의 소형의 도광체로서, 또한, 패턴의 피치는 역시 1 ㎜ 정도까지로, ② 에서의 패턴의 조도의 문제로부터 회피할 수 없다. 또, 비교적 큰 요철면을 형성한데다 다시 요철면을 조면화하는 것에 대해서도, 요철면 형성 정밀도의 문제상에 조면화처리의 불균일이 더해져, 금형 제작상의 불안정이 발생하여, 금형제작을 위한 비용면에서 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은, 도광체에 입사된 1 차 광을 효율적으로 출사면으로부터 출사시키는 패턴을 출사면측에 배치하고, 또한 패턴을 미세화함으로써, 국소적 휘도 불균일이나 발광면 전체의 휘도 불균일이 없이, 밝고 균일한 박형의 대면적의 도광체를 제공하는 것이다.

본 발명은 액정표시장치 등에 이용되는 면광원용 도광체에 관한 것으로, 본 발명의 도광체는 워드프로세서, 퍼스널컴퓨터, 박형 텔레비젼 등의 액정표시장치의 배면조명장치로서 유효하게 사용할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 에지라이트방식 도광체 조명장치의 일 구성예이다.

도 2 는 본 발명에 의한 에지라이트방식 도광체의 부분 확대설명도이다.

도 3 은 단면이 원호 볼록패턴인 산란반사광선의 분류도이다.

도 4 는 단면이 사다리형 볼록, 단면이 원호볼록 및 단면이 삼각형 패턴인 광선추적 시뮬레이션의 설명도이다.

도 5 는 단면이 직사각형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.

도 6 은 단면이 직사각형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.

도 7 은 단면이 사다리형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.

도 8 은 단면이 사다리형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.

도 9 는 단면이 사다리형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.

도 10 은 단면이 사다리형상 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.

도 11 은 단면이 사다리형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.

도 12 는 단면이 원호 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.

도 13 은 포토리소그래피를 이용한 단면이 볼록패턴의 금형제조법의 설명도이다.

도 14 는 단면이 원호 오목패턴을 갖는 도광체의 광선추적의 설명도이다.

도 15 는 본 발명에 따른 도광체의 패턴설계의 일례를 나타낸 도면이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 에지라이트 방식의 도광체는 다음의 특징을 갖는다.

즉, 하나 이상의 측단면으로부터 광을 안내하는 투명한 도광체로서, 직선형상 광원의 축에 직교하는 단면에서의 단면폭 (W;㎛) 이 10≤W≤200 인 반점형상, 실선형상 또는 파선형상의 볼록형상 패턴이, 출사면으로부터의 출사광의 휘도분포가 대략 균일해지도록, 직선상 광원에 가까운 부분은 저밀도로, 먼 부분은 고밀도로 광출사면에 다수 배치된 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 볼록형상 패턴의 단면이 부분적으로 직선부를 갖는 대략 사다리형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가, 0.2≤H/W≤1.0 인 것, 볼록형상 패턴의 단면이 대략 원호형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가 0.2≤H/W≤0.5 인 것이 각각 바람직하다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일실시형태로, 도 1(a) 는 직선형상의 1 차 광원의 축에 직교하는 단면의 단면도로, 투명재료로 이루어지는 도광체 (3) 의 출사면인 출사면 (3a, 3b) 에는 대략 사다리형상의 볼록형상 패턴 (3a) 이, 1 차 광원 (1) 에 가까운 부분은 저밀도로, 먼곳에서는 고밀도로 설치되어 있다. 광원의 배치는 1 등식에 한정되는 것은 아니며, 대향하도록 배치한 2 등식으로도 가능하며, 또는 L 자형의 광원을 이용하여 직교하는 2 단면으로부터 광을 유도하는 것이어도 된다. 또, 광출사면 (3a, 3b) 에는 공기층 (7) 을 통하여 광확산판 또는 확산시트 (5) 가, 내면 (3c) 에는 반사판 또는 반사시트 (4) 가 공기층 (7) 을 통하여 배치되어 있다. 도 1(b) 는 도광체 (3) 의 출사면의 평면도로서, 패턴 (3a) 이 반점형상, 쇄선형상 또는 직선 형상인 예를 나타낸 것이다. 반점으로는 원형에 한정되는 것은 아니며, 다각형이어도 된다. 쇄선으로는 양단이 둥근 실선을 연결한 것, 장방형상의 실선을 연결한 것이어도 된다. 평면방향에서 본 다수의 패턴형상은 동일형상으로 한정되는 것이 아니며 반점, 쇄선 또는 직선의 조합도 가능하며, 복수 패턴의 크기나 폭을 변화시켜도 된다. 도광체의 투명재료로는, 아크릴 이외에, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, ABS 수지 등과, 이종폴리머를 분산시킨 광산란성수지 등도 이용된다.

도 2 는 도 1 단면의 부분 확대도로서, 1 차 광원으로 부터의 광선은 도광체의 출사면에서의 평활면 (3b) 과 대향하는 내면 (3c) 으로 전반사되면서 도광체내를 전반한다. 출사면의 볼록패턴 (3a) 에 입사된 광선은 패턴을 따라서, 반사, 굴절되고, 일부는 패턴으로부터 직접 출사되며, 또, 일부는 내면에서 반사된 후, 반사판 (4) 에 의해 재반사되어 출사면 (3a, 3b) 에서 출사된다.

① 패턴형상에 대하여

도 3 은 단면이 사다리형 볼록형상인 패턴을 일례로 하여, 입사된 광선의 단위패턴에서의 반사굴절, 즉 산란반사의 거동을 분류한 것이다. 도 3(a) 와 같이 단면이 사다리형상 패턴 (3a) (사다리형상 ABCD) 의 변 (AD) 으로 부터 입사된 광선 (L0) 은 변 (AB, BC, CD) 에 의해 전반사되어, 그대로 변 (AD) 을 거쳐 도광체내로 돌아가고, 내면 (3c) 에서는 전반사 임계각이내로 다시 전반사되어 전반광이 되는 것으로, 이 광선은 출사되지 않는다. 이와 같이, 패턴에 입사된 전광선 (L0) 중, 출사에 기여하지 않은 광선 (L1) 의 비율이 큰 패턴은 산란출사효율이 낮은 패턴이라 할 수 있다. 단, 이 광선 (L1) 은 다시 전반광이 되므로, 이후 서술하는 것과 같이, 손실을 수반하지 않는다.

도 3(b) 에서는 패턴 입사광 (L0) 이 사다리형 (ABCD) 에 따라 전반사를 반복하여, 변 (AD) 을 거쳐 도광체 (3) 로 복귀되지만, 내면 (3c) 으로부터 임계각을 넘어 출사되는 광선 (L2) 이 된다. 내면 (3c) 에는 공기층 (7) 을 거쳐 반사시트 (4) 가 있으므로, 광선 (L2) 은 반사시트 (4) 에 의해 반사되어, 도광체 (3) 를 가로질러 출사면에서 출사되는 유효한 광선이다. 그러나, 내면에 설치된 반사시트 (4) 는 확산반사시트 또는 금속증착 등을 한 경면반사시트로, 이와 같은 반사체를 이용하는 경우에는 반드시 광의 손실을 수반한다. 첫번째로, 반사시트 자체에 의한 반사손실이다. 반사시트가 확산반사시트인 경우는, 반사시트 그 자체의 반사율이 100% 가 아니고, 또한 반사시트 수직방향 뿐만 아니라 수평방향으로도 균등하게 반사되므로, 반사광이 전부 도광체로 재입사될 수 없기때문에 손실이 발생한다. 또, 반사시트가 금속경면 반사체인 경우에도, 일반적으로 그 반사율은 80 ∼ 90% 정도로, 반사체 자신의 흡수손실이 크다. 둘째로, 도광체 (3) 와 공기층 (7) 의 굴절율이 다른 계면에서의 반사손실의 문제이다. 예를 들면, 도광체가 아크릴수지 (굴절율 1.49) 와 공기 (굴절율 1.00) 의 계면을 수직으로 통과하는 광선인 경우, 적어도 하나의 계면에서 약 4%, 2 개의 계면에서 약 8% 의 반사로 되어, 수직이 아닌 경우에는 더욱 커진다. 내면에 출사된 광선 (L2) 이 반사시트 (4) 에서 반사되어 출사면에 출사될 때, 3 개의 계면을 경유하게 된다. 이 계면반사광 중, 출사면을 향하는 광은 유효하게 이용되지만, 대부분은 방향성을 잃은 미광으로 되어 이용할 수 없는 손실이 된다. 즉, 도 4(b) 에서의 광선 (L4) 은 광선이용효율이 낮은 산란반사광선으로, (L4) 가 많아지는 패턴형상은 광선이용효율이 낮은 손실이 큰 패턴이 된다.

도 3(c) 에서는 입사광 (L0) 이 사다리형 (ABCD) 의 변 (CD) 으로부터 굴절투과되어 공기층 (7) 에 일단 출사되지만, 하방을 향하고 있으므로 반사산란면의 평활면 (3b) 에 재입사된다. 출사면 (3b) 과 내면 (3c) 은 거의 평행이므로, 이 광선은 내면출사면 (3c) 으로부터 출사되어 (L3) 이 되고, 반사시트 (4) 에서 재반사되어 출사면으로부터 출사되는 유효한 광선이다. 그러나, 상술의 (L2) 와 동일하게 반사시트에서의 손실과 굴절율이 다른 계면을 5 개 경유하기 때문에, (L2) 와 동일하게 손실이 큰 것이다.

도 3(d) 에서는 입사광 (L0) 이 사다리형 (ABCD) 의 변 (CD) 에서 굴절투과하여 (L4) 로서 출사면 상방으로 향하는 유효한 광선이 되는 것이다. 이 산란반사광 (L4) 은 반사시트에서의 손실이 없고, 굴절율이 다른 계면의 통과회수가 가장 적다. 즉, (L4) 가 출사면으로부터 직접 출사되므로 광선이용효율이 가장 높은 산란반사광선으로, 이 광선이 많아지는 것과 같은 패턴이 가장 바람직하다.

이상과 같이 계면이 사다리형 볼록형상인 경우에 대하여 설명하였지만, 단면이 원호볼록형상인 경우도 동일하므로, 하나의 단위 패턴에 대하여 입사된 광선 (L0) 이 (L1, L2, L3, L4) 에 산란반사되는 비율을 고찰함으로써, 단위패턴의 산란반사성능이나 광선유효 이용효율을 평가할 수 있다. 패턴의 전입사광선 (L0) 에 대하여, 산란반사광선 (L2＋L3＋L4) 의 비율이 큰 패턴이 산란반사효율이 높은 패턴이고, 또한 산란반사광선 (L4) 의 비율이 클수록 손실이 적어, 광선이용효율이 높은 패턴이 된다.

본 발명자들은 도 4 와 같은 아크릴도광체 (아크릴굴절율 1.49, 공기굴절율 1.00) 의 볼록형상 패턴에 대하여 단위패턴의 산란반사특성을 시뮬레이션하였다. (a) 와 같이 단면이 사다리형 (ABCD) 인 경우, (b) 와 같이 단면이 원호 (ABC) 인 경우에 대하여, 각각 그 폭 (W) 에 대하여 높이 (H) 를 변화시켜 계산하였다. 사다리형 (a) 에 대해서는 사다리형 사면각도 (δ) 도 변화시켜 계산하였다. 사다리형 (a) 에서는 입사변 (AD) 으로부터, 원호 (b) 에서는 입사변 (AC) 로부터 입사하는 것으로 하고, 입사각 (θ)＝0°로 부터 임계각 (θ)＝ θc(＝47.8°) 까지 균등하게 입사되는 것으로 하여 산란광선이 (L1 ∼ L4) 가 되는 비율을 계산하였다. 입사광선 (L0) 의 입사위치는 각각의 입사변을 100 등분한 각 등분점으로 부터, 입사각은 (θ)＝0 ∼ θc 를 100 등분한 각 등분각도에서, 합계 1 만개의 등강도광선을 발생시켜, 각각의 패턴에 입사시켰다. 패턴을 형성하는 공기계면에서의 정반사·굴절을 계산하여 광선추적을 행하여, 산란반사광선 (L1 ∼ L4) 으로 집계하고, 전광선 (L0) 에 대한 비율을 계산하였다.

도 4 의 각각의 형상에 대하여, 패턴폭 (W) 과 높이 (H) 의 비인 H/W 에 대하는 (L1, L2, L3) 등의 전입사광 (L0) 에 대하는 비율을 계산하고, 그 결과를 사다리형에 대하여 도 5 ∼ 11 에, 원호에 대하여 도 12 를 나타낸다. (L1＋L2＋L3) 인 각각의 비율의 합이 패턴산란 반사효율 (이후, η1 으로 나타냄) 로, η1 이 클수록 작은 패턴에서도 큰 산란반사성능을 갖는 바람직한 패턴이다. η1 은 패턴높이를 높게 즉 H/W 가 커지면 단조롭게 증대되지만, 각각의 비율에 일정한 H/W 이상에서 포화한다. 일반적으로 패턴은 낮을수록 제조하기 쉬우므로, 제조상의 상황도 고려하면 최적한 H/W 가 존재하는 것을 나타내고 있다.

단면이 사다리형 (도 5 ∼ 11) 인 경우에 대하여, 직사각형 (도 5) 에서는 H/W 를 크게 하여도 산란반사효율 (η1) 은 0.88 보다 올라가지 않고 산란효율이 낮지만, 경면각 δ≥5° 인 사다리형 (도 7 ∼ 11) 에서는 H/W≥0.2 이면 η1 〉0.8 또한 H/W≥0.3 이면 〉0.95 로 되어 바람직한 패턴이 된다. 단면이 원호 (도 12) 인 경우는 H/W≥0.2 에서 η1 〉0.9 또한 H/W≥0.3 에서 η1 〉0.95 로 되어, 높이가 낮아도 산란반사효율이 높아 바람직한 패턴이다.

광선이용효율의 관점에서는, L4 의 비율 (이후, η2 라 나타냄) 이 높을수록 저손실로 바람직하다. η2 도 H/W 가 크고, 높이가 높은 패턴일수록 커진다. 직사각형 (도 5), 사다리형 (도 6 ∼ 11) 의 경우는 사다리형 사면각 δ＝40°(도 11) 을 제외하고, H/W≥0.2 에서 η2〉0.4 가 되고, 또한 H/W≥0.3 에서 η2 〉0.6 이 되어 바람직한 패턴이다. 원호 (도 12) 에서는, H/W ≥0.2 에서 η2〉0.4 로 되고, 나아가서는 H/W ≥0.3 에서 η2〉0.6 이 되어 바람직하다.

산란반사성능 (η1) 이 큰 것이 바람직한 한편, 광선이용효율 (η2) 이 낮은 경우에는 손실을 수반하는, 고휘도인 패턴분포설계를 위해서는 바람직하지 않다. 즉, η1 과 η2 의 양자가 높고 또한 양자의 차이가 작은 것이 바람직한 패턴이다. 또, 금형의 절삭, 성형전사성 또한 금형과 성형품의 이형성을 고려하면, 패턴이 미세하고 또한 패턴단면폭 (W) 에 대하여 높이 (H) 가 낮은, H/W 가 작은 패턴은 제조가 용이하지만, 대체로 H/W 가 1 에 가까운 패턴은 사실상 제조가 불가능에 가깝다. 또한 사다리형 사면각 (δ) 이 작고, 특히 δ＝0°인 경우에는, 금형과 성형품과의 이형이 곤란해져 생산에 적합하지 않다. 이와 같이, 광학적으로도 양호하고 제조상도 문제가 없는 바람직한 패턴으로는 다음과 같은 것이 있다.

하나는, 단면이 대략 사다리형으로서, 그 단면폭 (W) 과 높이의 비에 대하여 0.2 ≤ H/W ≤ 1.0 인 볼록패턴이다. 보다 바람직한 것은, 0.3 ≤H/W≤0.8 이다. H/W〈0.2 이면 광선이용효율 η2 가 낮으므로 밝은 도광체가 불가능하고, H/W〉1.0 에서는 금형제작이 곤란하여 성형성도 저하된다. 직사각형 (도 5) 도 η1 과 η2 의 양자모두 동일하게 높고, 광학적으로는 바람직하지만, 사면각이 없으므로 금형의 절삭이 곤란하고, 성형시에도 금형과 성형품의 이형이 곤란해진다. 따라서, 단면이 대략 사다리형으로, 그 경사각 (δ) 은 2°≤δ≤30°가 바람직하고, 5°≤δ≤20°가 더욱 바람직하다.

또 하나는, 단면이 대략 원호로, 그 단면폭 (W) 과 높이 (H) 의 비에 대하여 0.2 ≤H/W≤0.5 인 볼록형상패턴이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, η1 과 η2 가 높고, 또한 그 차이가 작은 0.3 ≤H/W≤0.5 가 되는 것이다. H/W〈0.2 이면 광선이용효율 (η2) 가 낮아, 고휘도인 도광체로 할 수 없다. 금형이나 성형성에 대해서는, 0.2≤H/W≤0.5 에 있어서는, H/W 가 낮으므로 용이하게 제조가능하다.

② 출사면에 산란반사패턴을 형성할 것

본 발명은 산란반사패턴을 출사면에 형성하는 것이지만, 종래와 같이 출사면의 대향면인 내면에 패턴을 배치하는 경우보다 고휘도가 되는 이유는 다음과 같다. 도 1 ∼ 4 에 있어서 도광체 (3) 를 상하반대로 한 것이 내면에 패턴을 형성한 경우에 상당하고, 도 3 등에서 (L2) 및 (L3) 이 내면의 반사시트를 경유하지 않고 출사되는 손실이 적은 광선이용효율 (η2) 이 큰것으로, (L4) 가 반사시트를 경유하여 출사되는 광선이용효율 (η2) 이 낮은 출사광이 된다. 즉, 광선이용효율 (η2) 에 대해서는, 본 발명으로 이루어지는 출사면측에 패턴을 형성하는 경우에는 (L4) 가 중요한 것에 대하여, 내면패턴의 경우에는 (L2 ＋ L3) 가 중요해진다. (L2 ＋ L3 ＋ L4) 가 단위패턴의 산란출사효율 (η1) 을 나타내는 상황은 동일하다. 도 5 ∼ 12 에 의해 (L2＋L3) 은, 단면이 사다리형인 것 (도 5 ∼ 11), 단면이 원호인 것 (도 12), 특히 H/W 가 0.2 ∼ 0.3 보다 큰 경우에는, (L2＋L3) 의 비율보다 (L4) 의 비율이 매우 크다. 따라서, 출사면측에 패턴을 설치함으로써 광선이용효율 (η2) 이 높아 밝은 도광체로 된다.

③ 미세패턴일 것

종래, 도트 인쇄의 인쇄정밀도나 기계가공의 가공정밀도의 제약으로 부터, 산란반사패턴의 피치가 1 ㎜ 정도로 거칠기 때문에, 출사면에 패턴을 형성하면 출사면측에 확산시트 등을 배치하여도 개별의 패턴에 의한 국부적인 휘도불균일을 균일화할 수 없고, 그 위에 배치되는 프리즘시트나 액정패널에서 모아레가 발생하는 문제가 있었다. 이 때문에도 산란반사패턴은 광출사면에 대향하는 내면에 형성하는 것이 통례였다. 이 문제는, 미세한 패턴을 미세한 피치로 형성함으로써 회피할 수 있고, 본 발명에 의한 볼록패턴은, 도 13 과 같은 포토리소그래피를 이용하여 미세화하여 형성할 수 있으며, 금형에 의해 성형할 수 있다. 먼저, (a) 유리 등의 기판에 소정의 막두께가 되도록 레지스트를 스핀코팅 등의 방법으로 도포한다. 다음에 (b) 전자빔이나 레이져 묘화장치 등으로, 소정의 패턴을 직접 묘화하거나, 소정의 패턴을 묘화한 포토마스크를 레지스트막에 겹쳐 자외선노광 등을 함으로써 레지스트막에 패턴을 노광한다. (c) 패턴이 노광된 레지스트막을 현상하여, 기판 상에 레지스트패턴이, 단면이 예를 들면 사다리형 볼록형상이 되도록 형성된다. 이 때의 패턴의 높이는 스핀코팅의 막두께로 결정된다. (d) 단면이 사다리형 볼록형상의 경우에는 다음공정인 전기주조로 옮기는데, 단면이 원호볼록형상 패턴을 형성시키는 경우에는, 전기주조공정 전에, 사다리형 볼록형상의 레지스트패턴을 예를 들면 오븐 등으로 포스트베이크하면 사다리형상 레지스트 패턴은 용이하게 대략 원호형상 패턴으로 변형시킬 수 있다. (e) 이 패턴면을 도전화처리한 후, 니켈전기주조 등에 의해 패턴이 형성된 성형용의 금형 (17) 을 얻는다. 이 금형을 이용하여 아크릴 등의 투명재료를 이용하여 사출성형법 또는 프레스성형법을 이용하여 정밀하고 미세한 산란반사패턴이 형성된 도광체가 제조된다.

패턴의 묘화는 전자빔 묘화법이면 0.1 ㎛ 정도의 묘화정밀도가 있고, 레이저빔 묘화법도 1 ∼ 2 미크론의 정밀도가 있으므로, 임의의 평면형상의 수 10 ㎛ 정도의 미세한 패턴이 형성된 금형을 고정밀도로 또한 용이하게 작성할 수 있다. 패턴의 폭 (W) 은, 수 ㎛ 이상에서 임의로 가능하지만, 미세한 구조에 의한 간섭색 (일본 특허공개공보평 6-160636 공보 참조) 이 나오지 않도록 충분히 크면서도, 또한 휘도불균일이 눈에 띠지 않도록 충분히 작은 것이 바람직하고, 5 ∼ 300 ㎛ 정도가 바람직하며, 10 ∼ 200 ㎛ 가 더욱 바람직하다. 레지스트패턴의 높이, 즉 원호패턴의 높이 (H) 는 스핀코팅의 막두께로 용이하게 콘트롤가능하며, 예를 들면 수 ㎛ ∼ 30 ㎛ 가 가능하다. 또, 사다리형 사면각도 (δ) 는 포토마스크와 레지스트기판의 사이에 스페이서를 끼우는 등의 노광조건, 또는 현상조건에 의해, δ＝5∼40°는 억제가능하며, 이를 열처리함으로써 단면이 대략 원호형상인 패턴도 형성할 수 있다.

본 발명을 실시하는데 있어서 제조방법을 한정하는 것은 아니지만, 이와 같은 포토리소그래피기술에 의해, 종래의 기계절삭, 레이저가공, 케미컬에칭 등의 패턴가공방법에서는 용이하게 얻을 수 없었던 것이, 단면이 사다리형이나 원호패턴에서 임의의 평면형상을 갖는 다수의 정밀하고 미세한 패턴을 대화면에 고정밀도로 우수한 재현성으로, 또한 용이하게 저비용으로 형성할 수 있다.

④ 면정밀도

도광체의 평활면 (3b) 이 경면인 것은, 광을 전반사하여 산란에 의한 손실 등이 없이 광원에서 먼 곳으로 도광시키는데 중요하다. 이러한 관점에서도, 레지스트기판을 경면정밀도가 높은 유리기판으로 함으로써, 성형품의 평활면 (3b) 의 출사면조도를 0.2 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 패턴의 산란반사효율이나 광선이용효율 또는 재현성에 있어서, 원호패턴의 볼록부면이나 사다리형 볼록꼭대기변의 직선부에 대응하는 면의 평활도 및 재현성이 중요하지만, 스핀코팅 등으로 형성된 면은 매우 평활하여, 노광, 현상처리후도 이 평활도는 유지되고, 또한 포스트베이크 등을 실시하여 볼록형상 레지스트패턴을 원호형상으로 변형하는 경우에는 더욱 양호한 평활도가 얻어진다. 즉, 출사면 조도 0.2 ㎛ 이하의 양호한 경면을 갖는 사다리형 볼록면 및 원호볼록면을 용이하게 좋은 재현성으로 형성할 수 있다.

⑤ 볼록패턴의 유리성

단위 원호볼록 및 사다리형 블록형상패턴의 산란반사특성은, 이미 서술한 바와 같이 산란반사면 (3b) 를 기준으로 설치된 볼록형상 패턴의 개구부, 즉 도 4(a) 의 사다리형 (ABCD) 의 변 (AD) 및 도 4(b) 의 원호 (ABC) 의 변 (AC) 이 입사된 광선만을 고려하면 되고, 패턴이 밀접하게 배치되어도 인접하는 패턴의 영향은 작고, 휘도균일을 위한 패턴밀도설계가 용이하다. 그러나, 오목형상 패턴의 경우는 복잡하다. 도 14 는 사다리형 오목형상 패턴을 예로 들은 광선추적의 설명도로서, (a) 는 패턴이 저밀도로 배치된 경우, (b) 는 고밀도인 경우를 나타낸다. 각각, 단위패턴인 사다리형 (ABCD) 에 착안하면, 산란반사에 유효한 것은 변 (AB) 이고, 변 (AB) 이 상기 볼록패턴의 개구, 즉 도 4(a) 에서의 변 (AD) 에 상당한다. 도 14(a) 의 저밀도의 경우에는, 변 (AB) 의 A 점 부근에 입사될 수 있는 광선은 α1 의 각도범위의 것으로, B 점부근에서는 α2 의 각도범위의 것이 입사된다. 변 (AB) 의 중간부의 각 입사점도 동일하다. 변 (AB) 에 입사될 수 있는 모든 광선의 총합이 오목패턴 (ABC) 의 개구인데, (a) 에 비해 (b) 의 개구가 패턴이 인접하기 때문에 작아지는 것이 명확하다. 이상은, 사다리형 오목패턴의 경우였지만 원호오목패턴에 대해서도 상황은 동일하다. 즉, 패턴밀도가 저밀도일 때는 단위패턴의 산란반사성능이 고효율이고, 고밀도일 때에는 저효율이며, 단위패턴의 산란반사성능이 패턴배치밀도에 따라 복잡하게 변화한다. 오목패턴에 있어서는, 이와 같은 복잡함을 수반하므로, 휘도균일로 하기 위한 패턴밀도의 설계가 매우 곤란해진다.

일반적으로 공기를 계면으로 하는 도광체 평활면에 미소 요철을 갖는 확산시트나 산란반사시트를 접촉시키면, 광은 접촉점에서 도광체계 외부로 산란되어 누출된다. 이 상황은 확산시트나 반사시트의 미소 요철출사면 상태뿐만 아니라, 눌림에 의해서도 크게 변화된다. 일반의 백라이트는 이와 같은 상황을 포함한 구성으로, 면광원으로서의 균일휘도가 불안정해지기도 한다. 패턴형성면에 있어서 패턴이 없는 평활면 (3b) 은 도광된 광에 대하여 중요하고, 이와 같은 불안정이 없는 것이 바람직하지만, 이 점으로부터 볼록패턴이면 평활면 (3b) 이 확산시트나 반사시트에 접촉하는 일이 없다. 이상의 이유에서 볼록패턴이 좋다.

⑥ 패턴의 밀도분포에 대하여

일반적으로, 면광원으로서 휘도를 균일하게 하기 위해서는, 1 차 광원에 가까운 부분은 패턴밀도를 낮고, 광원에서 먼부분은 높게 하여 밀도분포를 설계한다. 본 발명은 패턴분포에 대하여 한정하는 것이 아니지만, 패턴분포설계에 있어서는 이하의 것이 중요하다.

첫번째로, 반점형상, 쇄선형상, 직선형상의 동일평면형상의 단위패턴을 그 간격을 바꾸어 밀도분포를 형성하는 방법이 휘도균일화의 패턴설계상 유리한 것이다. 그것은 다음의 이유에 의한다. 먼저 도광체 자신의 형상의 문제가 있고, 다음에 기계가공 등에서도, 포토리소그래피법에 있어서도 패턴의 형상가공 정밀도의 문제로 부터 이론대로는 되지 않는다. 초기의 단계에서는 가공의 재현성을 향상시켜, 시작과 휘도분포의 평가를 반복하여 경험적으로 파라미터를 결정할 수밖에 없다. 이 때, 동일한 도광체에 있어서, 예를 들면 도1(b) 와 같이 패턴의 평면형상을 바꾸거나, 도 5 ∼ 12 와 같이 단면형상이나 크기를 변화시키는 경우에는 개개의 패턴에서의 산란반사성능은 복잡하게 변화되므로, 가공정밀도와 재현성의 문제에 더하여 불확정효소가 증대되어, 휘도를 균일하게 하는 설계가 곤란해진다.

둘째로, 개개의 패턴에 입사된 모든 광선이 손실없이, 가능한한 많이 출사면으로부터 출사되는 것과 같은, 산란반사성능이 높은 패턴이 좋지만, 그것은 이하의 이유에 의한다. 산란반사성능이 낮은 패턴에서도 손실이 작고 패턴입사광이 다시 전반광이 되는 것과 같은 패턴이면, 패턴의 크기를 상대적으로 크게 함으로써, 도광체의 산란반사면의 단위면적당으로 필요한 산란반사성능을 부여할 수 있다. 그러나, 1 차 광원에 먼 곳에서는 특별히 단위면적당의 산란반사성능을 크게 하여, 도광체의 전반광을 효율적으로 출광시키는 설계가 필요한데, 그 때에는 산란반사성능이 부족하게 되어, 고효율의 패턴분포설계가 불가능해진다. 패턴의 면적밀도를 100% 로 할 수 없으므로, 도 5 ∼ 12 에서의 H/W 가 큰 고효율의 단위패턴을 가능한한 고밀도로 배치하여도, 산란반사성능을 100% 로 할 수 없다. 고휘도의 패턴설계를 위해서는, 광원에 가까운 곳부터 먼 곳에 걸쳐 대부분의 광을 출사시켜, 먼 곳에서는 남은 광을 100% 에 가까운 산란반사분포를 하여 출사시키는 설계가 바람직하다. 금형제작이나 성형에 있어서, 요철패턴을 고밀도로 배치할 수 있는 한계는, 패턴의 높이에 의존하고, 인접패턴의 거리는 패턴높이 정도까지밖에 작게 할 수 없다. 이 제약하에서 고밀도로 배치하기 위해서는, 패턴높이 (H) 에 대한 패턴폭 (W) 을 크게 하여 인접시키는 것이 좋다. 또, 도 1(a) 의 광원 (1) 의 폭방향으로 평행인 방향에서의 휘도불균일을 균일화하기 위해 패턴을 미조정할 때에도 단위패턴의 크기 및 폭을 증감함으로써 대응할 수 있다.

이상과 같이, 패턴분포의 설계에 있어서는, 먼저, 반사산란효율이 높은 동일형상의 단위패턴을 간격을 변경 배치하는 설계가 합리적이고, 다음 한계까지의 고휘도화, 약간 휘도불균일의 수정을 위해 패턴형상 및 패턴폭을 증감시키는 방법이 좋다.

이와 같은 이유에서, 직선형상 광선의 축에 직교하는 단면에서의 단면폭 (W;㎛) 이 10≤W≤200 인 반점형상, 실선형상 또는 파선형상의 볼록형상패턴을 다수 배치하여 설계하는 것이 좋고, 또한 볼록형상물의 단면이 부분적으로 직선부를 갖는 대략 사다리형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가 0.2≤H/W≤1.0 인 것, 볼록형상물의 단면이 대략 원호로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가, 0.2≤H/W≤0.5 인 것이 합리적으로 바람직하다.

이하, 본 발명을, 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.

실시예 1

단위패턴의 단면폭 (W) 을 20 ㎛ 으로 하고, H/W 를 0.5 로서 패턴높이 (H) 가 10 ㎛ 이고, 단면이 대략 사다리형상의 산란반사성능에 적합한 패턴밀도분포를 설계하고, 도 15 에 예시한 바와 같은 패턴의 유리제 포토마스크를 작성하였다. 유리기판에 포지티브형의 포토레지스트를 스핀코팅하고, 이 포토마스크를 포토레지스트 상에 겹쳐, 소정의 광량으로 자외선노광하였다. 현상액을 이용하여 현상하고, 유리기판상에 그 단면의 높이가 10 ㎛ 의 대략 사다리형 볼록형상의 레지스트패턴을 형성하였다. 이 레지스트면에 수 10 ㎚ 두께의 니켈 스퍼터링을 행하여 도전화처리하여, 300 ㎛ 두께로 니켈 전기주조를 실시하여 금형을 제작하였다. 이 금형에 의해 사출성형을 행하여, 10.4 인치 크기, 긴변측 입광단부의 두께가 3.0 ㎜, 대향단부의 두께가 1.1 ㎜ 인 단면이 테이퍼형상으로, 하면에 도 15 와 같은 패턴이 그 단면형상의 설계높이가 된 대체로 사다리형 볼록형상의 패턴이 다수 형성된 아크릴제 도광체를 얻었다. 결과는 표 1(실시예 1) 과 같고, 다수 형성한 패턴의 단면형상은 대체로 동일하였으며, 패턴의 전사성은 문제없었으며 금형과의 이형도 용이하였다. 도광체의 두꺼운 긴변측의 단면에 2.6 ㎜ 지름의 냉음극관을 1 차 광원으로 하고, 내면에 반사시트를 놓고, 볼록패턴이 형성되어 있는 출사면으로부터 육안 관찰한 바, 패턴의 조도에 의한 국소적 휘도불균일은 관측할 수 없이 균일하였으며, 간섭에 의한 무지개 모양 등도 관측되지 않았다. 또한, 출사면에 확산시트에 더하여 프리즘시트 1 장을 배치하여, 휘도분포를 측정한 바, 표 1 과 같이 면광원으로서의 휘도균일성은 양호하였으며, 평균휘도도 높고, 밝고 균일한 도광체였다.

실시예 2

단위패턴의 단면폭 (W) 을 150 ㎛ 로 하고, H/W 를 0.2 로서 패턴높이 (H) 가 30 ㎛ 이고, 단면이 대략 사다리형상의 산란반사성능에 적합한 패턴밀도분포를 설계하여 유리제 포토마스크를 제작하였다. 실시예 1 과 동일하게 금형을 제작하여, 실시예 1 과 동일한 10.4 인치 크기의 아크릴 도광체를 성형하였다. 결과는 표 1(실시예 2) 와 같이, 전사성 및 이형성은 양호하였다. 실시예 1 과 동일하게 1 차 광원을 세트하여, 볼록패턴이 형성되어 있는 출사면을 관찰하면, 패턴의 결이 약간 판별되었는데, 확산시트와 프리즘시트를 1 장씩 배치하면 패턴의 결은 소실되어, 도광체패턴과 프리즘시트의 모아레도 관측되지 않았으며, 균일성 및 평균휘도도 양호한 도광체였다.

실시예 3

단위패턴의 단면폭 (W) 을 20 ㎛ 로 하고, H/W 를 0.5 로서 패턴높이 (H) 가 10 ㎛ 이고, 단면이 대략 원호형상에 적합한 패턴밀도분포를 설계하여, 패턴의 포토마스크를 제작하였다. 실시예 1 과 동일하게 레지스트를 현상하고, 대략 사다리형 볼록형상의 레지스트패턴이 형성되었다. 다음에, 소정의 온도 및 시간에 의한 포스트베이크에 의해, 단면이 대략 원호형상의 레지스트패턴을 형성하여 금형을 제작하였다. 이 금형에 의해, 실시예 1 과 동일한 크기의 아크릴도광체를 성형하였다. 결과는 표 1 (실시예 3) 과 같이, 전사성 및 이형성은 양호하였으며, 휘도균일성 및 평균휘도 모두 양호한 도광체였다.

실시예 4

단위패턴의 단면폭 (W) 을 150 ㎛ 로 하고, H/W 를 0.2 로 하며, (H) 가 30 ㎛ 의 단면이 사다리형상의 산란반사성능에 적합한 패턴을 설계하여, 대략 원호볼록형상의 레지스트패턴을 형성하고, 금형을 얻은 후, 성형하였다. 성형성은 양호하고, 휘도균일성, 평균휘도 모두 양호한 도광체이었다.

비교예 1

실시예 1 에서 성형된 대략 사다리형 볼록패턴으로 이루어지는 도광체를, 패턴면을 내면으로서 1 차 광원에 세트하고, 내면에 실시예 1 과 동일한 반사시트를, 출사면에 확산시트 및 프리즘시트를 각각 배치하여 휘도를 측정하였다. 결과는 표 1 (비교예 1) 과 같이, 실시예 1 보다 평균휘도가 낮은 것이었다.

비교예 2

실시예 3 에서 성형된 대략 원호 볼록패턴으로 이루어지는 도광체를, 비교예 1 과 동일하게 패턴면을 내면으로서 휘도를 측정하였다. 결과는 표 1 (비교예 2) 과 같이, 실시예 3 보다 평균휘도는 낮은 것이었다.

비교예 3

단위패턴의 단면폭 (W) 을 5 ㎛, H/W 를 0.6 으로 하고, H 가 3 ㎛ 이며, 단면이 사다리형상의 산란반사성능에 적합한 패턴을 설계하여, 실시예 1 과 동일하게 금형을 제작하여 성형하였다. 성형성은 양호하였는데, 1 차 광원을 세트하면 간섭색이 관찰되어, 확산시트를 배치하여도 간섭색은 완전하게는 소실되지 않아, 백색면광원으로서 적합하지 않은 것이었다.

비교예 4

단위패턴의 단면폭 (W) 을 250 ㎛, H/W 를 0.1 로 하고, H 가 25 ㎛ 이며, 단면이 사다리형상의 산란반사성능에 적합한 패턴을 설계하고, 실시예 1 과 동일하게 금형을 제작하여 성형하였다. 성형성은 양호하였지만, 1 차 광원에 세트하면 패턴결의 조도가 눈에 띠어, 확산시트를 배치하여도 국소적 휘도불균일은 소실되지 않고, 프리즘시트를 놓으면 모아레가 발생하여, 균일한 면광원으로 되지않았다.

이상의 결과를 정리하면, 표 1 과 같다.

	실시예	비교예
	1	2	3	4	1	2	3	4
패턴형성면		출사면	출사면	출사면	출사면	내면	내면	출사면	출사면
단면형상		사다리형	사다리형	원호	원호	사다리형	원호	사다리형	사다리형
단면폭(W)	(㎛)	20	150	20	150	20	20	5	250
단면높이(H)	(㎛)	10	30	10	30	10	10	3	25
H/W		0.5	0.2	0.5	0.2	0.5	0.5	0.6	0.1
사다리형 단면경사각(δ)	(°)	20	25	-	-	20	-	20	25
성형성		◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
패턴간섭색		◎	◎	◎	◎	◎	◎	×	◎
패턴미세함(국소적 균일성)		◎	○	◎	○	◎	◎	◎	×
평균휘도	(cd/㎡)	1,850	1,780	1,880	1,820	1,680	1,630	1,550	1,470
균일성, 균정도	(%)	90	93	85	88	75	70	80	82

이상과 같이, 본 발명에 따른 도광체는, 고휘도이고 휘도균일성이 우수하여, 워드프로세서, 퍼스널컴퓨터, 박형 텔레비젼 등의 액정표시장치의 배면조명장치로서 유효하게 사용할 수 있다.

Claims (3)

1. 하나 이상의 측단면으로부터 광을 안내하는 투명한 도광체로서,

   직선형상 광원의 축에 직교하는 단면에서의 단면폭 (W;㎛) 이 10≤W≤200 인 반점형상, 실선형상 또는 파선형상의 볼록형상 패턴이, 출사면으로부터의 출사광의 휘도분포가 대략 균일해지도록, 1차 광원에 가까운 부분은 저밀도로, 먼 부분은 고밀도로, 광출사면에 다수 배치된 것을 특징으로 하는 에지라이트식 도광체.
2. 제 1 항에 있어서,

   볼록형상 패턴의 단면이 부분적으로 직선부를 갖는 대략 사다리형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가 0.2≤H/W≤1.0 인 것을 특징으로 하는 에지라이트식 도광체.
3. 제 1 항에 있어서,

   볼록형상 패턴의 단면이 대략 원호형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가 0.2≤H/W≤0.5 인 것을 특징으로 하는 에지라이트식 도광체.