KR20050024538A

KR20050024538A - 미세 크기의 다각형 프리즘 집합체로 구성된 빛확산판

Info

Publication number: KR20050024538A
Application number: KR1020030061333A
Authority: KR
Inventors: 김만석
Original assignee: 주식회사 송산
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2005-03-10
Also published as: KR100583476B1

Abstract

본 발명은 광(光) 손실은 줄이고 투과율은 향상시키며, 또한 빛의 확산각을 효율적으로 조정할 수 있는 미세 크기의 다각형 프리즘 집합체로 구성된 빛확산판에 관한 것으로, 빛이 투과되는 베이스부재의 일면에 빛을 굴절시키기 위한 프리즘 집합체를 형성시켜서 되는 빛확산판에 있어서,

상기 빛확산판의 프리즘 집합체를 형성하는 개개의 프리즘들이 크고 작은 크기를 가지면서 서로간에 사방으로 인접한 상태로 형성되어 있으며, 또한 베이스부재상의 수평면과 이루는 각이 0°보다는 크고 90°보다는 작은 각도범위내의 경사각도로 돌출되는 굴절경계면이 2면 이상으로 형성되는 다수의 다각형 프리즘들로 구성하되, 상기 개개의 다각형 프리즘들은 그들 각각에 형성된 2면 이상의 굴절경계면들이 서로 다른 경사각도를 가지고 있을 뿐 아니라 서로 인접해 있는 다각형 프리즘들간에도 굴절경계면들이 서로 다른 경사각도를 가지면서 랜덤하게 분포된 구조로 구성되어진 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

미세 크기의 다각형 프리즘 집합체로 구성된 빛확산판{Light diffusion pannel}

본 발명은 광(光) 손실은 줄이고 투과율은 향상시키며, 또한 빛의 확산각을 효율적으로 조정할 수 있는 미세 크기의 다각형 프리즘 집합체로 구성된 빛확산판에 관한 것이다.

투과되는 빛을 굴절 및 확산시키는 빛확산판(또는 확산필름)은 산업의 여러 분야에서 널리 사용되고 있는 광학 부품으로서, 컴퓨터 모니터로 사용되고 있는 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display)의 백라이트 유니트(BLU : Back Light Unit)에서는 핵심적인 부품에 해당한다.

상기 확산판은 특정한 각도를 가지고 도광판의 표면으로부터 빠져나오는 빛을 확산시켜서 액정표시장치 전체에 걸쳐 골고루 퍼지게 하는 역활을 하는데, 이때 확산판은 도광판을 빠져나오는 빛의 각도를 액정표시장치의 발광면에 수직방향쪽으로 이동시켜주므로서 휘도를 상승시키고 시야각을 향상시키게 된다.

한편, 상기 빛확산판의 특징은 빛의 투과율, 헤이즈(Haze) 그리고 확산각 등에 의해 평가된다. 빛확산판에 의해 흡수되거나 반사되는 빛의 양을 줄여야 투과율이 높아지게 되며 이에 따라 디스플레이의 휘도(Brightness)를 높일 수 있게 된다.

또한 도광판으로부터 빠져나오는 빛을 그 표면을 따라 골고루 퍼뜨려 확산시키므로서 도광판 패턴이 비치는 것을 막기 위해서는 헤이즈가 높아야 한다. 그리고 디스플레이의 시야각을 넓히기 위해서는 확산각이 넓을수록 유리하다.

종래 기술에서는 도 10 및 도 11의 도시와 같은 구조로 빛확산판(100)을 구성하고 있다.

즉, 빛이 투과되는 투명한 재질로 된 베이스부재(101)의 일면에 직경이 10∼50㎛ 크기의 작은 구슬형태(확산제)(102)를 바인딩 수지(103)와 함께 코팅 처리하여 반경이 크고 작은 반구형의 단면으로 된 구면입자(104)들이 서로 인접하여 종횡으로 연속해서 형성되는 구면입자 집합체로 빛확산면을 형성시키고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 빛확산판(100)은 미세 크기의 구슬형태(102)들이 서로간에 수평상으로 밀착되도록 코팅처리하는 작업공정이 까다로워 빛확산판(100)의 생산성이 저조해지는 단점이 있으며, 특히 구면입자 집합체를 구성하고 있는 개개의 구면입자(104)들은 빛을 굴절 투과시키는 굴절경계면이 반구형으로 형성되어 있어 구형의 굴절경계면 전체로 빛을 굴절시키지 못하게 되므로서 광 손실이 많다는 것이 단점으로 지적되고 있다.

도 9는 종래의 반구형 단면을 갖는 구면입자 형상에서 빛을 실질적으로 굴절시키는 유효 굴절면의 범위를 보여주는 도면으로서, 이에 의하면 수평면과 구면형상의 정점을 수직상으로 그은 기준선(0)을 기준할 때 그 기준선의 좌,우 양측의 구면 중 수평면에 대하여 접선(P)이 이루는 각이 80∼90°사이의 각도를 이루는 영역(D₁)은 수평면과 거의 수직을 이루게 되며, 수평면에 대하여 접선(P)이 이루는 각이 0∼10°사이의 각도를 이루는 영역(D₂)은 수평면과 거의 평행을 이루게 되므로서 상기한 영역(D₁)(D₂)에서는 빛의 굴절이 유효하지 않은 방향으로 굴절이 일어나는 반면에, 수평면에 대하여 접선(P)이 이루는 각이 10∼80°사이의 각도를 이루는 영역(D₃)은 유효한 방향으로 빛을 굴절시키게 된다. 따라서 종래 기술과 같이 빛확산판(100)의 빛확산면을 구면입자(104)로 구성하였을 경우에는 위에서 설명한 바와 같이 수평면에 대하여 접선이 10∼80°사이의 각도를 이루는 영역(D₃)은 빛을 유효한 방향으로 굴절 확산시키는 유효 굴절면의 기능을 하지만 수평면에 대하여 거의 수직 및 평행을 이루는 영역(D₁)(D₂)은 빛을 유효한 방향으로 굴절 확산시키는 효과를 기대할 수 없어 그 부분은 곧 광 손실로 나타나게 되므로서 종래 기술의 빛확산판(100)은 빛 확산효율이 떨어지는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 빛확산판에서 나타나는 제반 사항을 감안하여 창출한 것으로, 빛확산판의 프리즘 집합체를 형성하는 개개의 프리즘들이 종래 구슬형태의 확산제에 의해 구면입자로 된 것에 비하여 빛의 유효 굴절면을 확장시킴과 동시에 투과율을 향상시킬 수 있으며, 또한 빛의 굴절 확산각을 조정할 수 있는 다각형 프리즘의 집합체로 구성되는 빛확산판을 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수단은,

빛이 투과되는 베이스부재의 일면에 빛을 굴절시키기 위한 프리즘 집합체를 형성시켜서 되는 빛확산판에 있어서,

상기 빛확산판의 프리즘 집합체를 형성하는 개개의 프리즘들이 크고 작은 크기를 가지면서 서로간에 사방으로 인접한 상태로 형성되어 있으며, 또한 베이스부재상의 수평면과 이루는 각이 0°보다는 크고 90°보다는 작은 각도범위내의 경사각도로 돌출되는 굴절경계면이 2면 이상으로 형성되는 다수의 다각형 프리즘들로 구성하되, 상기 개개의 다각형 프리즘들은 그들 각각에 형성된 2면 이상의 굴절경계면들이 서로 다른 경사각도를 가지고 있을 뿐 아니라 서로 인접해 있는 다각형 프리즘들간에도 굴절경계면들이 서로 다른 경사각도를 가지면서 랜덤하게 분포된 구조로 구성되어진 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 상기 프리즘 집합체를 형성하는 다수의 다각형 프리즘들은 상기 베이스부재 자체의 일면에 엠보싱되어 형성된 것임을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 프리즘 집합체를 형성하는 다수의 다각형 프리즘들은 상기 베이스부재의 일면에 자외선경화성수지계나 열경화성수지계에서 선택되어지는 어느 하나의 수지를 코팅한 후 그 코팅층을 엠보싱하여 형성하는 것임을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 디스플레이 장치의 백라이트 유니트에 적용한 일실시예이며, 도 2 및 도 3은 본 발명의 베이스부재에 다각형 프리즘 집합체를 형성시키는 실시예을 나타내기 위한 확대 단면도이고, 도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 다각형 프리즘 집합체의 실시예를 나타내기 위하여 현미경으로 확대한 사진들이며, 도 8 및 도 9는 본 발명의 다각형 프리즘 형상과 종래 기술의 구면입자 형상에서의 빛을 유효한 방향으로 굴절시키는 유효굴절영역을 비교하기 위한 비교도를 도시한 것이다.

도면부호 1은 빛확산판을 나타내는 것으로, 상기 빛확산판(1)은 빛이 투과되는 베이스부재(2)와 이 베이스부재의 일면에 다수의 다각형 프리즘(31)들이 서로간에 사방으로 인접해 있는 프리즘 집합체(3)로 구성된다.

상기한 베이스부재(2)는 합성수지필름이나 유리와 같이 빛이 잘 투과되는 투명한 재질이 사용된다.

상기한 프리즘 집합체(3)는 베이스부재(2)의 일면에 단면이 대체로 삼각형을 이루도록 돌출되고 또 크고 작은 크기로 형성된 다수의 다각형 프리즘(31)들이 도 4 내지 도 7에 도시된 평면도와 같이 서로간에 사방으로 인접해 있고 또 크기가 서로 다른 것들이 무작위상태로 분포되는 랜덤(Random)한 구조로 형성되어 있으며, 또한 상기 다각형 프리즘(31)들 각각은 꼭지점을 기준하여 2면 이상의 경사진 굴절경계면이 형성되어 있다.

상기에서의 굴절경계면들은 베이스부재(2)의 저부에서 투과되는 빛의 굴절을 유도하기 위하여 베이스부재(2)의 수평면을 기준할 때 그 수평면과의 사이에 0°보다는 크고 90°보다는 작은 각도범위내의 경사각도로 돌출 형성되게 하므로서 개개의 다각형 프리즘(31)들은 그 단면이 삼각형으로 형성되는 것인데, 이와 같은 다각형 프리즘(31)들은 다각면으로 형성된 각 굴절경계면이 종래의 구면입자( 도 9 참조)에 비하여 유효굴절부분이 확장된다. 즉, 도 8의 도시와 같이 다각형 프리즘(31)에 경사상으로 형성된 각 굴절경계면들은 베이스부재(2)의 수평면에 인접한 영역(S₁)과 기준선(0)과 만나는 부분으로서 각 굴절경계면들이 만나는 꼭지점에 인접한 영역(S₂)에서는 빛이 유효한 방향으로 굴절되는 것을 기대하기 어렵지만 상기의 영역(S₁)(S₂)를 제외한 굴절경계면의 전반에 걸쳐 형성되는 영역(S₃)에서는 빛의 굴절이 유효한 방향으로 굴절 확산되므로서 광 손실을 줄일 있게 되어 튜과율이 향상되는 것이다.

그리고 상기 프리즘 집합체(3)는 현미경으로 확대하여 나타낸 도 4 내지 도 7의 도시와 같이 개개의 다각형 프리즘(31)들이 서로 크기가 다르고 또 다각형 프리즘(31)들에 형성된 각 굴절경계면들이 서로 다른 경사각도를 가지도록 한다.

또한 상기 개개의 다각형 프리즘(31)들은 그 자체에 다면으로 형성되어 있는 굴절경계면들의 동일한 경사각도를 가지도록 형성하거나 또는 서로 다른 경사각도를 가지도록 형성할 수 있으며, 특히 서로 인접해 있는 다각형 프리즘(31)들끼리는 서로의 굴절경계면들을 서로 다른 경사각도를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 각각의 다각형 프리즘(31)들의 굴절경계면들이 서로 다른 경사각도로 형성한 것이 같은 경사각도로 형성된 것에 비하여 빛의 확산각을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 프리즘 집합체(3)의 헤이즈를 높일 수 있다. 왜냐하면, 서로 인접해 있는 다각형 프리즘(31)들의 굴절경계면들을 각기 다른 경사각도로 형성하였을 때에는 그렇지 아니한 것에 비하여 빛확산판(1)으로 빛을 조명하는 물체(예를 들면, 백라이트 유니트의 도광판 패턴)가 프리즘 집합체(3)에 반사음영으로 비춰지는 현상을 막을 수 있기 때문이며, 나아가 다각형 프리즘(31)들 각각의 굴절경계면들이 각기 다른 방향으로 빛을 굴절 확산시키게 되므로서 빛의 굴절 투과율이 향상되는 것이다.

한편, 상기 프리즘 집합체(3)는 베이스부재(2)의 일면을 엠보싱가공하여 다각형 프리즘(31)이 베이스부재(2) 자체에 형성되게 할 수 있으며(도 2 참조), 또는 베이스부재(2)의 일면에 자외선경화성수지계나 열경화성수지계 중 어느 하나의 수지를 선택하여 코팅처리하여 코팅층(3a)을 형성시킨 다음 그 코팅층(3a)을 엠보싱가공하여 다각형 프리즘(31)을 형성시키는 구조로 프리즘 집합체(3)를 구성할 수 있다.

도 1의 도시는 본 발명의 빛확산판(1)을 디스플레이 장치의 백라이트 유니트에 적용한 실시예를 나타내는 도면으로서, 상기 백라이트 유니트(4)는 CCFL(음극방전형광램프) 또는 LED로 구성되는 광원(41)과, 이 광원에서 조명되는 빛을 받아서 액정표시장치(5)쪽으로 고르게 전달하는 도광판(42)과, 상기 도광판의 저부에 설치되어 도광판의 저부로 빠져나가는 빛을 도광판의 상부로 반사시켜주는 반사판(43)과, 상기 도광판(42)의 상방에 밑에서부터 위를 향해 차례로 설치되는 프리즘시트(44)(45)와 확산필름(46)으로 구성되어 있는데, 본 발명의 빛확산판(1)은 상기 백라이트 유니트(4)의 도광판(42)과 하측의 프리즘시트(44) 사이에 설치된다. 이와 같이 설치된 빛확산판(1)은 도광판(42)에서 고르게 퍼진 상태로 조명되는 빛을 프리즘 집합체(3)를 구성하고 있는 다수의 다각형 프리즘(31)들이 굴절시키게 되는데, 이때 다각형 프리즘(31)들 각각에 다면상으로 형성된 굴절경계면들은 각기 다른 경사각도를 가지고 있어 각 다각형 프리즘의 굴절경계면들에 의하여 빛이 굴절 확산되므로서 빛확산판(1) 상방의 프리즘시트(44)에는 빛이 전체적으로 고르게 조명되어지게 되며, 이에 의하여 프리즘시트(44)(45) 및 확산필름(46)을 투과하는 빛은 액정표시장치(5) 전체를 고르고 밝게 조명하게 되어 액정표시장치(5)는 선명한 화질로 영상을 표현할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 다수의 다각형 프리즘들이 서로간에 사방으로 인접한 프리즘 집합체로 구성된 빛확산판은 개개의 다각형 프리즘들은 그 자체에 경사상으로 형성된 각 굴절경계면 전반에 걸쳐서 빛을 굴절시키게 되므로서 광 손실을 줄일 수 있고 또 빛의 투과율을 향상시키는 효과와 함께 빛의 확산 각을 향상시키는 효과를 가지고 있어 디스플레이 장치의 백라이트 유니트에 적용하였을시 액정표시장치의 화질을 보다 선명하게 표현시킬 수 있는 등의 이점을 제공하게 된다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 디스플레이 장치의 백라이트 유니트에 적용한 일실시예.

도 2 및 도 3은 본 발명의 베이스부재에 다각형 프리즘 집합체를 형성시키는 실시예을 나타내기 위한 확대 단면도.

도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 다각형 프리즘 집합체의 실시예를 나타내기 위하여 현미경으로 확대한 사진들.

도 8 및 도 9는 본 발명의 다각형 프리즘 형상과 종래 기술의 구면입자 형상에서의 빛을 유효한 방향으로 굴절시키는 유효굴절영역을 비교하기 위한 비교도.

도 10 및 도 11은 종래 기술

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 빛확산판 2 : 베이스부재

3 : 프리즘 집합체 3a : 코팅층

31 : 다각형 프리즘 4 : 백라이트 유니트

41 : 광원 42 : 도광판

43 : 반사판 44,45 : 프리즘시트

46 : 확산필름 5 : 액정표시장치

Claims

빛이 투과되는 베이스부재의 일면에 빛을 굴절시키기 위한 프리즘 집합체를 형성시켜서 되는 빛확산판에 있어서,

상기 빛확산판의 프리즘 집합체를 형성하는 개개의 프리즘들이 크고 작은 크기를 가지면서 서로간에 사방으로 인접한 상태로 형성되어 있으며, 또한 베이스부재상의 수평면과 이루는 각이 0°보다는 크고 90°보다는 작은 각도범위내의 경사각도로 돌출되는 굴절경계면이 2면 이상으로 형성되는 다수의 다각형 프리즘들로 구성하되, 상기 개개의 다각형 프리즘들은 그들 각각에 형성된 2면 이상의 굴절경계면들이 서로 다른 경사각도를 가지고 있을 뿐 아니라 서로 인접해 있는 다각형 프리즘들간에도 굴절경계면들이 서로 다른 경사각도를 가지면서 랜덤하게 분포된 구조로 구성되어진 것을 특징으로 하는 미세 크기의 다각형 프리즘 집합체로 구성된 빛확산판.
제 1 항에 있어서,

상기 프리즘 집합체를 형성하는 다수의 다각형 프리즘들은 상기 베이스부재 자체의 일면에 엠보싱되어 형성된 것임을 특징으로 하는 미세 크기의 다각형 프리즘 집합체로 구성된 빛확산판.
제 1 항에 있어서,

상기 프리즘 집합체를 형성하는 다수의 다각형 프리즘들은 상기 베이스부재의 일면에 자외선경화성수지계나 열경화성수지계에서 선택되어지는 어느 하나의 수지를 코팅한 후 그 코팅층을 엠보싱하여 형성하는 것임을 특징으로 하는 미세 크기의 다각형 프리즘 집합체로 구성된 빛확산판.