KR20050010726A - 펜타프리즘을 이용한 광학 시트, 그 제조 방법, 이를이용한 광도관 및 조명 장치 - Google Patents

펜타프리즘을 이용한 광학 시트, 그 제조 방법, 이를이용한 광도관 및 조명 장치 Download PDF

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Abstract

한 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되어 있으며 다른 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 사다리꼴형인 다수의 프리즘이 배열되어 있는 광학 시트와 이를 제조하는 방법이 제공된다. 이 광학 시트에서 프리즘들은 한 면의 각각의 삼각형 프리즘에 다른 면의 각각의 사다리꼴 프리즘이 대응하고 서로 평행하게 연장되도록 배열된다. 각각의 사다리꼴 프리즘의 경사면에는 광학 시트의 내부를 향한 반사면이 형성되어 있다. 또한,이 광학 시트를 이용한 광도관이 제공된다. 이 광도관은 전술한 광학 시트를 만곡하여 형성되며, 삼각형 프리즘이 있는 광학 시트의 한 면은 광도관의 내부를 향하고, 사다리꼴 프리즘이 배열된 광학 시트의 다른 면은 광도관의 외부를 향하도록 형성된다. 이에 따라, 광도관을 따라 이동하는 광 중에서 일부는 사다리꼴 프리즘의 반사면에서 반사되어 광도관의 내부로 되돌아오며, 다른 일부의 광은 사다리꼴 프리즘의 수평면을 통하여 광도관의 외부로 출사된다.

Description

펜타프리즘을 이용한 광학 시트, 그 제조 방법, 이를 이용한 광도관 및 조명 장치{OPTICAL SHEET, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND OPTICAL PIPE USING THE SAME}
본 발명은 광학 시트, 더 구체적으로는, 한 면에는 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되어 있으며 다른 면에는 실질적으로 사다리꼴형인 다수의 프리즘이 배열되어 있는 광학 시트 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 광학 시트를 이용한 광도관에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치나 광도관에서는 구조화 표면을 구비하는 프리즘 시트가 사용되고 있다. 이러한 구조화 표면은 입사된 광의 일부는 통과시키고 다른 광은 다시 입사된 쪽으로 반사시키는 기능을 갖는다.
대한민국 특허공고공보 95-3434호에는 일정한 각도 범위로 입사된 광이 전반사되도록 한쪽면에 구조화 표면을 갖는 투명 물질로 이루어진 박막 유연성 필름이 개시되어 있다. 이 필름은 한쪽면에 구조화 표면을 갖고 다른 한쪽면에 매끄러운 면을 갖는다. 구조화 표면은 평행으로 나란히 배열된 소형의 직각 이등변 프리즘의 선형 배열을 포함한다.
대한민국 특허공개공보 2001-52208호에는 광을 균일하게 확산시키기 위한 구조화 표면을 구비하는 광학 시트가 개시되어 있다. 이 광학 시트는 프리즘 어레이를 포함하는 제1 주표면과 실질적으로 매끄러운 제2 주표면을 구비하고, 제2 주표면을 통하여 필름에 도입되어 프리즘 어레이를 통해서 방출되는 직각 입사광이 프리즘 어레이에 의해 확산되도록 구성된다.
대한민국 특허공개공보 2003-96509호에는 액정표시기에 적용되어 휘도를 향상시키기 위한 프리즘 시트가 개시되어 있다. 이 프리즘 시트는 광이 입사되는 제1면과 이를 통해 입사된 광을 출사하는 제2면을 포함하며, 제2면은 서로 실질적으로 평행한 길이방향축을 갖는 다수의 다각형의 돌출부재를 포함한다. 돌출부재는 제1면과 직교하는 라인과 소정의 제1각을 형성하는 제1변 및 이와 인접하고 제1면과 직교하는 라인과 소정의 제2각을 형성하는 제2변을 갖는다.
그러나, 전술한 종래기술에서는 구조화 표면에 배열된 다각형이 대체로 삼각 프리즘 또는 이의 변형된 형태를 갖고 있으며, 다른쪽 표면은 매끄럽게 형성되어 있다. 따라서, 본 발명에서는 펜타 프리즘을 이용한 프리즘 시트 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 펜타 프리즘을 이용한 프리즘 시트로 이루어진 광도관을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 시트의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광학 시트에 입사된 광이 그 내부에서 굴절되는 형태를 도시한다.
도 3(a) 내지 3(c)는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1에 도시된 광학 시트를 제조하는 방법을 도시한다.
도 4(a) 내지 (e)는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 1에 도시된 광학 시트를 제조하는 방법을 도시한다.
도 5는 도 1에 도시된 광학 시트를 이용하여 제조된 광도관의 개략적인 사시도이다.
도 6은 광을 산란시키기 위한 분산요소가 배열되어 있는 시트가 도 5에 도시된 광도관의 내부에 삽입된 상태를 도시하는 도면이다.
도 7은 광을 산란시키기 위한 분산요소의 배열의 일예를 도시하는 도면이다.
도 8은 광을 산란시키기 위한 분산요소의 배열의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 9는 미러와 같은 반사부재를 구비한 광도관의 단면도이다.
도 10a는 도 9의 반사부재로서 삼각프리즘 시트를 사용한 광도관의 단면도이다.
도 10b는 도 10a의 변형예로서, 삼각프리즘의 방향이 도 9와 상이한 것을 도시하는 도면이다.
도 11a는 복수개의 반사부재를 구비한 광도관의 단면도이다.
도 11b는 복수개의 삼각프리즘을 반사부재로서 구비한 광도관의 단면도이다.
도 11c는 삼각프리즘의 도 11b와 상이한 광도관의 단면도이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 한 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되어 있으며 다른 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 사다리꼴형인 다수의 프리즘이 배열되어 있는 광학 시트로서, 사다리꼴 프리즘의 각 경사면에는 광학 시트의 내부를 향한 반사면이 형성되어 있는 것이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 양 면에 프리즘 어레이를 구비하는 광학 시트를 제조하는 방법으로서, (a) 한 면에 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되며 다른 면에 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되도록 광학 시트를 형성하는 단계; (b) 상기 다른 면에 형성된 다수의 프리즘에 광학 시트의 내부를 향한 반사면을 형성하는 단계; 및, (c) 상기 반사면이 형성된 다른 면의 프리즘의 단부를 절취하는 단계를 포함하는 광학 시트 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 양태에 따르면, 양 면에 프리즘 어레이를 구비하는 광학 시트를 제조하는 방법으로서, (a) 제1 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되고 제2 면은 매끄러운 표면을 갖는 제1 시트를 제조하는 단계; (b) 제1 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되고 제2 면은 매끄러운 표면을 갖는 제2 시트를 형성하는 단계; (c) 제1 또는 제2 시트 중의 어느 한 시트의 제1 면에 그 시트의 내부를 향한 반사면을 형성하는 단계; (d) 상기 반사면이 형성된 제1 또는제2 시트의 제1 면의 프리즘의 단부를 절취하는 단계; 및, (e) 제1 시트의 제2 면과 제2 시트의 제2 면을 서로 접착시키는 단계를 포함하는 광학 시트 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 양태에 따르면, 양 면에 구조화 표면을 포함하는 투명한 재료의 박막 유연성 광학 시트로 이루어진 광전송용 광도관으로서, 광학 시트의 한 면은 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열된 제1 구조화 표면으로 이루어지고 다른 면은 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 사다리꼴형인 다수의 프리즘이 배열된 제2 구조화 표면으로 이루어지며, 제2 구조화 표면에 있는 사다리꼴 프리즘의 각 경사면에는 광학 시트의 내부를 향한 반사면이 형성되어 있고, 제1 구조화 표면이 안쪽을 향하도록 광학 시트가 컬링되어 도관 모양으로 형성된 광전송용 광도관이 제공된다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 설명한다.
도 1에는, 본 발명의 실시예에 따르는, 양 면이 구조화 표면으로 이루어진 광학 시트의 사시도가 도시되어 있다.
광학 시트(10)는 광이 입사되는 면에 일측 방향, 예를 들어, x-방향을 따라서 이등변 삼각형의 프리즘(12)이 서로 평행하게 배열되어 있다. 또한, 삼각형 프리즘(12)이 형성되어 있는 면의 반대쪽 면, 즉, 광이 출사되는 면에는, 마찬가지로, x-방향을 따라 등각 사다리꼴형의 프리즘(14)이 서로 평행하게 배열되어 있다.
본 실시예에서, 삼각형 프리즘(12)은 직각 이등변 삼각형으로 이루어져 있으며, 사다리꼴형 프리즘(14)의 단면은 2개의 밑각이 모두 67.5도인 등각 사다리꼴로 이루어져 있다. 또한, 각각의 삼각형 프리즘(12)의 밑변과 사다리꼴형 프리즘(14)의 밑변이 서로 대응되도록 배열된다. 이에 따라, 프리즘들이 연장되는 방향(도 1의 y-방향)과 직교하는 방향에서 보면, 광학 시트의 단면은 대체로 오각형의 형태를 갖는다.
한편, 사다리꼴 프리즘(14)의 각 경사면(16)에는 광학 시트의 내부를 향하는 반사층(18)이 형성되어 있다. 이에 따라, 광학 시트의 내부로부터 사다리꼴 프리즘이 배열된 구조화 표면을 향하여 출사되는 광은, 사다리꼴 프리즘(14)의 각 경사면(16, 17)에서는 반사층(18)에 의하여 반사되며, 반사층(18)이 형성되지 않은 사다리꼴 프리즘(14)의 수평면(15)을 통해서만 출사될 수 있다. 반사층(18)은, 예를 들어, 알루미늄과 같은 금속 코팅 또는 유전체 코팅 등에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 반사층(18)을 보호하기 위하여 흑색 페인트 등으로 반사층(18) 위를 도포하여 보호층(19)을 형성할 수 있다. 나아가, 광이 입사되는 면, 즉, 삼각형 프리즘(12)이 배열된 면의 표면과 광이 출사되는 면, 즉, 사다리꼴 프리즘(14)의 수평면(15)에는 무반사 코팅층(도시되지 않음)이 구비될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 삼각형 프리즘(12)의 일 경사면(13)에 대하여 직각으로 입사된 광은 대향하는 사다리꼴 프리즘(14)의 경사면(17)에 형성된 반사층(18)에 의하여 반사된다. 사다리꼴 프리즘(14)의 경사면(17)에서 반사된 광은 다시 사다리꼴 프리즘(14)의 마주보는 경사면(16)의 반사층(18)에 의하여 반사되고, 삼각형 프리즘(12)의 다른 경사면에 대하여 직각으로 광학 시트의 외부로 출사된다. 따라서, 삼각형 프리즘(12)이 배열된 면으로 입사되는 광 중에서 사다리꼴 프리즘(14)의 반사층(18)에 의하여 반사되지 않은 것만이 사다리꼴 프리즘(14)의 수평면(15)을 통하여 출사된다.
광학 시트(10)의 사다리꼴 프리즘(14)의 형태는 용도에 따라 변형될 수 있다. 예를 들어, 사다리꼴 프리즘(14)의 경사면(16, 17)의 길이는 광학 시트(10)의 용도에 따라 조절될 수 있다. 더 많은 광을 출사시킬 필요가 있는 경우에는, 경사면(16, 17)의 길이를 짧게 하여 수평면(15)의 면적을 넓게 만든다.
본 실시예에서, 각각의 삼각형 프리즘(12)과 사다리꼴형 프리즘(14)은 서로 동형이다. 그러나, 필요에 따라, 이들 프리즘의 크기를 서로 다르게 배열할 수 있다.
또한, 사다리꼴 프리즘(14)의 수평면(15)을 외부를 향하여 볼록하거나 내부를 향하여 오목한 곡면으로 형성할 수 있다. 이러한 구성에 의하여 이 면을 통하여 출사되는 광을 더 집중시키거나 더 분산시킬 수 있다.
이하에서는, 전술한 바와 같은 구조화 표면을 갖는 본 발명에 따르는 광학 시트를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
광학 시트는, 예를 들어, 중합체 물질로 만든 얇고 투명한 가요성 필름으로 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에서, 이 가용성 필름의 일 면에 서로 거의 평행한 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 형성되고, 다른 면에도 서로 거의 평행한 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 형성된다. 예를 들어, 가요성 필름의 양 면에 프레스 가공하거나 또는 프린트할 수 있다. 바람직하게는, 중합체 물질을 소정의 형상을 갖는 금형을 통하여 압출함으로써 양 면이 위와 같은 구조화 표면으로 이루어진 가요성 필름을 한번에 제조할 수도 있다. 이 때, 일 면에 있는 각 삼각형 프리즘과 다른 면에 있는 각 삼각형 프리즘이 서로 대응하도록 형성한다. 본 실시예에서, 일 면에 형성된 삼각형 프리즘은 직각 이등변 삼각형인 단면을 가지며, 다른 면에 형성된 삼각형 프리즘은 밑각이 각각 67.5도인 이등변 삼각형의 단면을 갖는다.
다음으로, 2면 중의 한 면에 배열된 삼각형 프리즘에 반사층을 형성한다. 반사층은 종래에 알려진 어떤 방법으로도 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사층은 알루미늄 등의 금속 코팅 또는 유전체 코팅에 의하여 형성된다. 또한, 반사층 위에 흑색 페인트으로 이루어진 보호층을 더 형성할 수도 있다. 바람직하게는, 밑각이 67.5도인 이등변 삼각형 프리즘이 배열된 면에 반사층을 형성한다.
반사층을 형성한 후에, 삼각형 프리즘의 꼭지점이 있는 단부를 절단하여 사다리꼴 형태의 단면을 갖는 프리즘으로 만든다. 본 실시예에서, 다른 면에 있는 밑변이 67.5도인 이등변 삼각형의 형태를 갖는 프리즘의 단부가 절단된다. 다른 면의 삼각형 프리즘의 경사면은 반사층으로 코팅되었지만, 단부를 절단함에 의하여 반사층으로 도포되지 않은 표면이 노출된다.
위와 같은 방법으로 한 면에는 직각 이등변 삼각형인 프리즘이 배열되고, 다른 면에는 등각 사다리꼴형인 프리즘이 배열된 광학 시트를 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 시트의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저, 한 면에는 다수의 삼각형 프리즘이 나란히 배열되고, 다른 면은 매끈한 표면을 갖는 제1 시트를 제조한다. 이러한 시트는 위 실시예와 관련하여 설명한 바와 같이, 프레스 가공, 프린팅, 압출 등에 의하여 형성될 수 있다. 다음으로, 마찬가지로, 한 면에는 다수의 삼각형 프리즘이 서로 평행하게 배열되고, 다른 면은 매끈한 표면을 갖는 제2 시트를 제조한다. 이 때, 제1 시트의 삼각형 프리즘과 제2 시트의 삼각형 프리즘은 모두 이등변 삼각형으로 이루어진다. 바람직하게는, 어느 한 시트는 직각 이등변 삼각형 프리즘을 구비하도록 제조되며, 다른 시트는 밑각이 각각 67.5도인 이등변 삼각형 프리즘을 구비하도록 제조된다.
다음으로, 제1 시트 또는 제2 시트의 삼각형 프리즘이 형성된 면에 반사층을 코팅 등의 방법으로 형성한다. 예를 들어, 금속 코팅 또는 유전체 코팅 등이 이용될 수 있다. 바람직하게는, 제2 시트의 두 밑각이 67.5도인 이등변 삼각형 프리즘이 배열된 면 상에 반사층을 형성한다. 반사층 위에는 흑색 페인트 등에 의하여 반사층을 보호하기 위한 층을 더 형성할 수 있다.
이어서, 반사층이 형성된 면의 삼각형 프리즘의 단부를 절단하여 대체로 사다리꼴형인 프리즘이 되도록 만든다. 본 실시예에서는, 두 밑각이 67.5도인 삼각형 프리즘의 단부를 절단하였다. 반사층이 형성된 삼각형 프리즘의 단부를 절단하는 경우, 노출된 절단면에는 반사층이 존재하지 않기 때문에 이 절단면을 통하여 광이 출사될 수 있다.
프리즘의 단부를 절단한 후에, 제1 시트의 매끄러운 면과 제2 시트의 매끄러운 면을 서로 접착시킨다. 이 때, 제1 시트의 삼각형 프리즘의 길이방향 축과 제2 시트의 사다리꼴형 프리즘의 길이방향 축이 서로 일치하도록 접착한다. 이렇게 접착하면 단면이 대체로 오각형인 프리즘을 갖는 광학 시트가 얻어진다. 본 실시예에 따르면, 이 오각형 프리즘의 한 꼭지점은 직각이며, 나머지 꼭지점은 112.5도이다.
전술한 실시예에서, 제2 시트에 있는 삼각형 프리즘의 단부를 절단한 후에 제1 시트와 제2 시트를 접착하였지만, 두 시트를 먼저 접착한 후에 한 면에 있는 삼각형 프리즘의 단부를 절단할 수도 있다. 또한, 두 시트를 먼저 접착한 후에 한 면에 있는 삼각형 프리즘의 경사면에 반사면을 형성하고 그 단부를 절단할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 전술한 광학 시트로 이루어진 광전송용 광도관이 제공된다. 도 5에는 이러한 광도관이 도시되어 있다.
일반적으로 광도관은 그 일단에 배치된 광원으로부터 광이 공급되고 길이방향을 따라 광을 방출하도록 형성된 도관을 포함한다. 이러한 광도관은 거울 반사를 위한 내부 표면과 도관의 길이방향을 따라 배열되어 확산 반사를 제공하는 불투명한 확산 반사체를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 광도관은 전술한 광학 시트로 이루어질 수 있다. 광학 시트는 한 면에 삼각형 프리즘이 배열되고, 다른 면에 사다리꼴형의 프리즘이 배열되어 있다. 바람직하게는, 광학 시트는 가요성 필름으로 제조되기 때문에 곡면을 이루도록 컬링될 수 있다. 본 실시예에서는, 반사층이 형성되지 않은 삼각형 프리즘이 배열된 면이 오목하게 되고, 반사층이 형성된 사다리꼴형의 프리즘이 배열된 면이 볼록하게 되도록 광학 시트를 컬링하여 광도관을 형성한다. 이러한 광도관은 삼각형 프리즘이 배열된 면을 통하여 입사되는 광 중에서 일부를 반사층에서 반사하여 다시 삼각형 프리즘이 배열된 면을 통하여 광도관의 내부로 돌려보내고 다른 일부의 광만을 사다리꼴형의 프리즘의 수평면을 통하여 광도관의 외부로 출사시킨다.
본 발명에 따른 광도관은 전술한 바와 같이 광학 시트를 컬링하여 제조될 수 있지만, 다른 방법으로서 압출에 의하여 제조될 수도 있다. 먼저, 투명한 특성을 갖는 소재를 압출하여 내측 및 외측 표면에 구조화 표면을 갖는 광도관을 제조한다. 이 경우, 양측 표면의 구조화 표면은 모두 삼각형 프리즘 배열을 구비하는 형태로 제조되며, 내측 표면과 외측 표면의 삼각형 프리즘은 서로 밑변을 공유하도록 이루어진다. 다음으로, 외측 구조화 표면에 반사면을 형성한다. 반사면은 증착 등 공지된 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 끝으로 반사면이 형성된 외측 구조화 표면의 꼭지점을 절단하여 경사면에 반사층이 마련된 사다리꼴 프리즘 배열을 구비하도록 한다. 이에 의하여, 복수개의 펜타 프리즘이 연결된 형태의 광도관이 제조될 수 있다.
한편, 광도관의 길이방향을 따라 확산 반사체를 적절히 배치하여 도관의 길이방향을 따라 광이 확산되는 정도를 조절할 수 있다. 즉, 광원에서 가까운 쪽에는 확산 반사체를 넓은 간격으로 배치하고, 광원에서 먼 쪽에는 이들을 조밀하게 배치하는 경우, 광도관에서 광원에 가까운 쪽에서 광도관의 외부로 방출되는 광의 양과 광도관의 먼 쪽에서 방출되는 광의 양을 대체로 균일하게 조절할 수 있다. 다른 예로서, 광원이 광도관의 양단에 배치되는 경우, 확산 반사체는 광도관의 양 단 근처에서는 넓은 간격을 두고 배치되고, 광도관의 중심 부근에서는 조밀하게 배치됨으로써, 광도관의 전 길이에 걸쳐 대체로 균일하게 광을 방출시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 광학 시트의 사다리꼴형 프리즘의 경사면에는 반사층을 보호하기 위한 흑색 페인트층이 도포될 수 있다. 그러나, 이 광학 시트를 조명용 광도관을 제조하기 위하여 사용하는 경우, 도료의 색상을 다양하게 변경하여 장식적 효과를 높일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광도관(100)의 내부에는 투명한 재질로 이루어진 도관(110)이 광도관의 길이방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 이 투명한 도관(110)의 내면 또는 외면에는 광을 여러 각도로 분산시키는 분산요소(112)가 소정의 방식으로 배열된다. 도 7 및 8에는 이러한 분산요소(112)의 배열 방식의 일예를 도시하였다.
도 7에 도시된 바와 같이, 광원이 광도관의 일측 단부측(114)에만 배치되는 경우에는 이들 분산요소(112)는 광원이 배치된 단부측(114)에는 상대적으로 적은 수가 배열되고 광원으로부터 먼쪽의 단부측(116)에는 상대적으로 많은 수가 배열된다. 이러한 배열에 의하여 광원으로부터 먼쪽의 단부측(116)에서는 광원에 가까운 쪽의 단부측(114)에 비하여 더 많은 양의 광이 분산되어 광도관(100)의 구조화 표면으로 입사되는 광의 입사각이 다양하게 나타나게 된다. 이에 따라, 상대적으로 더 많은 양의 광이 광도관의 구조화 표면을 통과하여 광도관의 외부로 출사될 수 있게 된다. 반면, 광원에 가까운 쪽의 단부측(114)에서는 분산요소(112)의 수가 상대적으로 적기 때문에, 광도관(100)의 구조화 표면으로 입사되는 광의 입사각이 다른 단부측(116)에 비하여 덜 다양하게 나타난다. 따라서, 상대적으로 더 적은 양의 광이 광도관의 구조화 표면을 통과하여 외부로 출사될 수 있게 된다. 이러한 구성에 의하여, 광원을 광도관의 한 단부측(114)에만 배치한 경우에도 광도관의 길이방향을 따라 광이 비교적 균일하게 광도관의 외부로 출사되도록 조절할 수 있다. 다른 형태의 실시예로서, 광도관(100)의 양쪽 단부측에 각각 광원이 배열된 경우가 도 8에 도시되어 있다. 이 경우에는 광원으로부터 가장 먼 지점이 광도관의 길이방향에서 중앙부근이기 때문에, 광원이 배치된 양 단부측(114, 116)에는 분산요소(112)를 상대적으로 적은 수로 배치하고, 광원으로부터 먼 중앙부근에는 상대적으로 많은 수의 분산요소(112)를 배치한다.
위와 같이 분산요소(112)가 배열된 투명한 도관(110)은 투명한 시트에 분산요소를 배열한 후에 이를 도관 형태로 말아서 제조할 수 있다. 분산요소(112)는 광을 분산시키는 것이라면 어떠한 것도 사용될 수 있으며, 예를 들어, 시트의 표면에 오목하게 가공된 홈이거나 시트의 표면에 스프레이 등의 방법으로 분사되어 고착된 반사체일 수 있다.
이렇게 분산요소(112)를 별도의 부재인 투명한 도관에 배열하면, 제조과정에서 분산요소(112)의 배열이 잘못 형성된 경우라도 다른 투명한 도관을 이용하여 다시 배열할 수 있다. 그러나, 광도관에 직접 분산요소를 배열하는 경우에는 그 배열이 잘못된 경우 광도관 자체를 폐기하여야 한다. 또한, 본 발명에서와 같이, 광도관의 내면 및 외면이 모두 구조화 표면으로 이루어진 경우에는 광도관 자체에 분산요소를 배열하는 것이 용이하지 않다. 투명한 도관은 구조화 표면을 구비하는 광도관에 비하여 상대적으로 가격이 저렴하므로 분산요소의 배열이 잘못되더라도 이로 인한 손해가 크지 않으며, 광도관의 표면에 직접 분산요소를 배열하지 않으므로 가공이 용이하다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, 광도관은 그 길이방향을 따라 배치된 반사부재(120)을 더 구비할 수 있다. 이 반사부재(120)는 광도관의 내부로부터 입사되는 광을 다시 광도관의 내부로 반사시키는 반사면을 구비한다. 예를 들어, 거울면이 코팅된 투명한 판형 부재(120)가 반사부재로서 사용될 수 있다. 또한, 반사부재(120)의 표면에는 전술한 분산요소가 배열될 수 있다. 이에 따라, 광도관을 따라 비교적 균일하게 광이 외부로 출사될 수 있다.
도 10a 및 10b에는 반사부재로서 삼각프리즘 시트(130)가 사용된 것이 도시되어 있다. 삼각프리즘 시트(130)의 꼭지각은, 예를 들어, 90도로 이루어질 수 있다. 이 경우, 삼각프리즘 시트(130)에 대하여 소정의 각도로 입사되는 광은 전반사되어 광도관의 내부로 돌아가며, 나머지 광은 삼각프리즘 시트(130)를 통과하여 외부로 방출된다. 마찬가지로, 분산요소가 삼각프리즘 시트(130)의 매끈한 표면에 배열될 수 있다.
본 발명에 따른 광도관은 복수개의 반사부재를 구비할 수 있으며, 이 경우 전술한 바와 같이 반사부재는 거울면을 구비한 투명한 판형 부재(120) 또는 삼각프리즘 시트(130)로 이루어질 수 있다. 도 11a 내지 11c에는 3개의 반사부재를 구비하는 광도관의 여러 실시예가 도시되어 있는데, 도 11a에서는 반사부재로서 투명한 판형 부재(120)가 사용되었으며, 도 11b, c에서는 반사부재로서 삼각프리즘 시트(130)가 사용되었다.
본 발명은 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 그 발명적 사상에서 벗어남이 없이 다양한 변형예를 실시하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 2에는 제1면에 삼각프리즘이 나란히 배열되고 제2면에 사다리꼴 프리즘이 나란히 배열된 형태의 프리즘 시트의 단면도가 도시되어 있는데, 이러한 프리즘 시트의 변형예로서, 제2면에도 삼각프리즘이 나란히 배열된 프리즘 시트를 제공할 수 있다. 이 경우, 제2면의 삼각프리즘은 2개의 경사면 전체가 반사층으로 코팅되며, 광은 프리즘 시트를 통과하지 않고 모두 반사된다. 또한, 도 5에는 원형 단면을 구비하는 광도관이 도시되어 있는데, 광도관을 형성하는 프리즘 시트는 유연한 소재로 만들어지므로, 예를 들어, 사각형, 사다리꼴, 서양배형 등의 다양한 형태의 단면을 갖는 광도관을 제공할 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 프리즘 시트의 제2면은 대체로 사다리꼴 형상의 프리즘 배열로 이루어져 있으며, 광이 출사되는 표면이 대체로 평편하게 도시되어 있다. 그러나, 광이 출사되는 표면이 볼록하게 형성되어 광을 집중시키도록 형성될 수도 있다.
본 발명에 따라, 펜타 프리즘이 나란히 배열된 형태의 프리즘 시트가 제공된다. 이 프리즘 시트는 압출 등의 공정을 통하여 제조될 수 있으므로 생산성이 향상되고 비용이 절감된다.

Claims (28)

  1. 한 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되어 있으며 다른 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 사다리꼴형인 다수의 프리즘이 배열되어 있는 광학 시트로서,
    상기 프리즘들은 상기 한 면의 각각의 삼각형 프리즘에 상기 다른 면의 각각의 사다리꼴 프리즘이 대응하고 서로 평행하게 연장되도록 배열되며, 상기 각각의 사다리꼴 프리즘의 경사면에는 광학 시트의 내부를 향한 반사면이 형성되어 있는 펜타 프리즘을 이용한 광학 시트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 삼각형인 프리즘은 이등변 삼각형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 펜타 프리즘을 이용한 광학 시트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 삼각형인 프리즘은 직각 이등변 삼각형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 펜타 프리즘을 이용한 광학 시트.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 사다리꼴형인 프리즘은 등각 사다리꼴 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 펜타 프리즘을 이용한 광학 시트.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 사다리꼴형인 프리즘의 두 밑각은 67.5도인 것을 특징으로 하는 펜타 프리즘을 이용한 광학 시트.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 삼각형인 프리즘은 직각 이등변 삼각형의 형태를 가지며, 상기 사디리꼴형인 프리즘은 두 밑각이 67.5도인 등각 사다리꼴 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 펜타 프리즘을 이용한 광학 시트.
  7. 양 면에 프리즘 어레이를 구비하는 광학 시트를 제조하는 방법으로서,
    (a) 한 면에 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되며 다른 면에 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되도록 광학 시트를 형성하는 단계;
    (b) 상기 다른 면에 형성된 다수의 프리즘에 광학 시트의 내부를 향한 반사면을 형성하는 단계; 및,
    (c) 상기 반사면이 형성된 다른 면의 프리즘의 단부를 절취하는 단계
    를 포함하는 광학 시트 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 단계 (a)에서, 상기 한 면의 삼각형인 프리즘은 이등변 삼각형의 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 단계 (a)에서, 상기 한 면의 삼각형인 프리즘은 직각 이등변 삼각형의 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 단계 (a)에서, 상기 다른 면의 삼각형인 프리즘은 이등변 삼각형의 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 단계 (a)에서, 상기 다른 면의 삼각형인 프리즘은 두 밑각이 67.5도인 이등변 삼각형의 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트 제조방법.
  12. 청구항 7 내지 11 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서 상기 다른 면의 프리즘은 그 단부가 절취되어 실질적으로 사다리꼴의 형태를 갖게 되는 것을 특징으로 하는 광학 시트 제조방법.
  13. 양 면에 프리즘 어레이를 구비하는 광학 시트를 제조하는 방법으로서,
    (a) 제1 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되고 제2 면은 매끄러운 표면을 갖는 제1 시트를 제조하는 단계;
    (b) 제1 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되고 제2 면은 매끄러운 표면을 갖는 제2 시트를 형성하는 단계;
    (c) 제1 또는 제2 시트 중의 어느 한 시트의 제1 면에 그 시트의 내부를 향한 반사면을 형성하는 단계;
    (d) 상기 반사면이 형성된 제1 또는 제2 시트의 제1 면의 프리즘의 단부를 절취하는 단계; 및
    (e) 제1 시트의 제2 면과 제2 시트의 제2 면을 서로 접착시키는 단계
    를 포함하는 광학 시트 제조방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 단계 (a)에서, 상기 제1 시트의 제1 면의 삼각형인 프리즘은 이등변 삼각형의 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 단계 (a)에서, 상기 제1 시트의 제1 면의 삼각형인 프리즘은 직각 이등변 삼각형의 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트 제조방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 단계 (b)에서, 상기 제2 시트의 제1 면의 삼각형인 프리즘은 이등변 삼각형의 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트 제조방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 단계 (b)에서, 상기 제2 시트의 제1 면의 삼각형인 프리즘은 두 밑각이 67.5도인 이등변 삼각형의 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트 제조방법.
  18. 청구항 13 내지 17 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서 상기 제2 시트의 제1 면에 상기 반사면이 형성되고, 상기 단계 (d)에서 상기 제2 시트의 제1 면에 있는 프리즘의 단부가 절취되어 실질적으로 사다리꼴의 형태를 갖게 되는 것을 특징으로 하는 광학 시트 제조방법.
  19. 양면에 구조화 표면을 포함하는 벽 부재를 구비하는 광전송용 광도관으로서,
    상기 벽 부재의 내측 표면은 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 직각 이등변 삼각형인 다수의 프리즘이 배열된 제1 구조화 표면으로 이루어지고 상기 벽 부재의 외측 표면은 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 등변 사다리꼴형인 다수의 프리즘이 배열된 제2 구조화 표면으로 이루어지며, 상기 제2 구조화 표면에 있는 등변 사다리꼴 프리즘의 각 경사면에는 벽 부재의 내부를향하는 반사면이 구비된 광전송용 광도관.
  20. 청구항 19에 있어서,
    적어도 1개의 반사부재를 더 구비하며, 이 반사부재는 광도관의 길이방향을 따라 연장되도록 배치되어 광도관의 내부로부터 입사되는 광 중에서 적어도 일부를 다시 광도관의 안쪽으로 향하게 반사하는 것을 특징으로 하는 광전송용 광도관.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 반사부재는 광도관의 내부로부터 입사된 광 중에서 실질적으로 대부분의 광을 다시 광도관의 내부를 향하여 반사시키는 반사면을 구비한 판형 부재인 것을 특징으로 하는 광전송용 광도관.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 반사부재는 광도관의 내부로부터 입사된 광 중에서 소정의 입사각을 갖는 광만을 다시 광도관의 내부를 향하여 반사시키고 나머지 광은 광도관의 외부로 출사되도록 허용하는 구조화 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 광전송용 광도관.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 반사부재는 삼각프리즘 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 광전송용 광도관.
  24. 청구항 19에 있어서,
    상기 광도관의 직경보다 작은 직경을 갖고 광도관 내부에 삽입되며, 투명한 재질로 이루어진 도관을 더 포함하고, 이 도관의 길이방향을 따라 외면 또는 내면에 광을 분산시키기 위한 분산요소가 소정의 방식으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 광전송용 광도관.
  25. 청구항 20 내지 23 중의 어느 한 항에 있어서,
    광도관의 길이방향을 따라 배열된 광을 분산시키기 위한 분산요소를 더 포함하며, 이 분산요소는 상기 반사부재의 표면에 배열되는 것을 특징으로 하는 광전송용 광도관.
  26. 청구항 19에 있어서,
    한 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되어 있으며 다른 면에는 서로 거의 평행한 길이방향 축을 갖고 실질적으로 사다리꼴형인 다수의 프리즘이 배열되어 있는 광학 시트를 컬링하여 제조되는 것을 특징으로 하는 광전송용 광도관.
  27. 청구항 19에 있어서,
    외측 표면과 내측 표면에 삼각형인 다수의 프리즘이 배열되도록 광도관을 압출하고, 외측 표면에 배치된 삼각형 프리즘의 경사면에 반사층을 형성한 후, 외측 표면에 배치된 삼각형 프리즘의 꼭지점을 절단하여 제조되는 것을 특징으로 하는 광전송용 광도관.
  28. 청구항 19에 따른 광전송용 광도관과 1개 이상의 광원을 포함하는 조명 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101232059B1 (ko) * 2006-07-27 2013-02-12 삼성디스플레이 주식회사 양면 프리즘 시트 및 이를 가지는 백라이트 어셈블리
KR20160014182A (ko) * 2014-07-28 2016-02-11 미래나노텍(주) 재귀반사 구조 및 이를 이용한 재귀반사 시트
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