KR20110068208A - 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛에 제공되는 도광판을 압출인각방식에 의해 제조하는 것으로서 보다 상세하게는 도광판의 제조방법에 있어서, 고분자 수지를 판(plate)상으로 용융압출하는 용융압출단계; 상기 압출된 판을 성형하되, 패턴롤에 의해 상기 판의 상면에 단위구조체 및 하면에 반사패턴이 형성되도록 하는 인각단계; 및 상기 인각된 판을 냉각하는 냉각단계를 포함하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법에 관한 것이다.
압출인각, 도광판, 반사패턴, 라운딩, 사각뿔, 고휘도

Description

압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법 {Preparing of light guide plate by extruding engraving}
본 발명은 백라이트유닛의 도광판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 집광효율이 높으면서 시인성이 우수한 특성을 갖는 압출인각 방식에 의한 도광판의 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어 각종 평판표시 장치들이 개발되고 있는데 이들 평판표시장치들로는 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP:Plasma Display Panel), 전계방출 표시장치(FED:Field Emission Display) 등이 있으며, 이와 같은 평판표시장치에 대한 표시 품질을 향상시키기 위한 연구들이 활발이 진행되고 있다.
이 중 LCD는 유리판 두 장 사이에 액정을 주입해 상하 유리판에 설치된 전극에 전원을 인가하여, 각 화소에서 액정 분자배열이 변화, 영상을 표시하는 장치다. 이러한 LCD 디스플레이 장치는 통상 LCD 패널부, 구동부 그리고 백라이트 유닛으로 구성된다. LCD 패널은 자체 발광을 하지 못하는 구조로서 단순히 후면의 광을 투과시키는 기능만을 가진다. 따라서 빛이 없는 상태 즉 야간에서나 실내에서는 후면광의 도움이 없이는 화상을 보여줄 수 없는 구조이다. 백라이트 유닛은 이러한 LCD의 후면광을 구현하기 위한 시스템을 뜻한다.
백라이트 유닛은 크게 램프, 시트류, 기구부 그리고 구동회로로 구성이 된다. 램프만으로는 전면적에 걸친 균일한 빛을 만들어 낼 수 없으므로 도광판이나 확산판, 반사판, 프리즘, 프레임 등의 시트류와 기구부를 구비하게 된다.
백라이트 유닛은 수납 공간이 형성된 몰드 플레임과 수납공간의 기밑면에 설치되어 액정표시패널쪽으로 빛을 반사하는 반사시트, 반사시트의 상부면에 설치되어 빛을 안내하는 도광판, 상기 도광판과 수납공간이 측벽 사이에 설치되어 빛을 발산하는 램프유닛, 도광판의 상부면에 적층되어 빛을 확산 및 집광하는 광학시트, 몰드 프레임의 상부에 설치되어 액정표시패널 가장자리의 소정 위치에서 몰드 프레임의 측면에 이르는 영역을 덮는 탑샤시로 구성된다.
한편, 도광판은 램프에서 방출된 빛이 도광판 평면 전체에 도달하도록 인도하여 균일한 휘도분포를 가지게 하고, 동시에 전면으로 반사하게 하여 램프의 선형광원을 면 형태의 면광원으로 바꾸어주는 역할을 한다 도광판 평면의 균일한 휘도 분포와 휘도를 증대시켜주기 위하여 반사필름, 확산필름, 프리즘필름 등 광학 기능 필름이 사용된다.
상기 도광판은 그 자체만으로는 광원에서 방출된 빛이 도광판 전체면에 균일한 분포를 이룰 수 없다. 따라서, 도광판 표면을 백색 잉크로 인쇄하거나 홈을 파 는 방식이 있는 데, 인쇄된 잉크나 홈에 의해 빛이 산란되어 도광판 표면 전반에 걸쳐 비슷한 양의 빛이 출사된다.
도광판은 형태에 따라 또는 출광방식에 따라 구분할 수 있는데, 형태에 따라서는 평판방식, 쐐기방식으로 나눌 수 있다. 평판방식은 주로 모니터용으로 사용되는 형태로 압출, 사출 또는 캐스팅 방식으로 성형되며 양방향에서 빛이 입사되는 구조이다. 경우에 따라서 단일 방향으로 1~3개의 CCFL이 사용 가능하여 고휘도에 대응 가능하다. CCFL 1개가 사용될 경우 3~6mm, 2개가 사용될 경우 6~8mm, 3개가 사용될 경우 10~12mm 두께의 도광판을 사용하는 것이 일반적이다.
쐐기방식은 평판방식에 비해 광효율이 우수하고 박형화가 용이하여 주로 경량 부품을 사용하는 모바일 디스플레이(노트북 PC, PDA 등)용으로 주로 사용되고 사출 또는 캐스팅 방식을 통해 성형하며, 한쪽 측면 방향으로 광원의 빛이 입사되는 구조로 16인치급까지 사용되고 있다.
또한, 출광방식에 따른 구분에서는 입사된 광원의 빛이 전면에서 균일한 광강도 분포를 갖게 하기 위해 도광판 수직방향으로 출광시키는 방식에 따라 반사패턴을 인쇄방식, 무인쇄방식으로 나눌 수 있으며, 인쇄 방식의 경우 광산란 잉크를 도광판 하부에 스크린 인쇄하여 입사된 빛의 수직산란을 통해 출광시키는 방식이다.
무인쇄 방식의 경우, 기하광학적인 기능(반사, 굴절, 회절, 산란)을 갖는 구조를 도광판에 가공하여 그 구조체를 통하여 출광 기능을 갖도록 하는 방식과 투명 수지 내부에 빛을 산란시킬 수 있는 물질을 혼입시켜 출광 기능을 갖도록 하는 성 형방식이 있으며 각 업체별로 다양한 방식을 개발하고 있다.
사출자체의 양산 안정성이 도광판의 크기가 커짐에 따라 떨어지므로 소형 6인치급 이하에서는 주로 무인쇄방식을 사용하고 12.1인치 이상의 사이즈에서는 인쇄방식이 사용되어 왔으나, 상기 무인쇄방식은 사출기술의 진보로 양산 수율과 광효율상의 장점을 가진다.
이 중 인쇄방식 도광판은 도광판 중에서 광강도분포(균일도) 조절이 용이하고 가장 많이 사용되는 일반적인 형태로 사출 또는 캐스팅 방식을 통해 성형된 Bare 도광판에 PMMA를 주재료로 하여 접착력을 증가시키기 위해 PVA(Polyvinyl-alchol)를 첨가시키고 유기용제로 용해시킨 후, 광산란제를 혼합한 잉크를 스크린 인쇄하여 반사패턴을 형성시켜 제조한다.
상기와 같은 방법으로 제조된 도광판은 도광판의 측면에 있는 광원으로부터 출사되는 빛 도광판의 입광부 상측 및 하측의 모서리 부근에서 반사됨으로 도광판 입광부 영역에서 휘선 및 암선이 교대로 나타나는 문제점이 발생하고 빛이 입사되지 않는 도광판의 측면에 암부가 생기는 문제점이 발생한다.
또한, 무인쇄방식이든 인쇄방식이든 반사패턴의 제조공정을 따로 두어 제품이 완성되는 데까지 많은 시간이 소요되는 문제점이 있으며, 도광판의 일반적인 제조방법인 사출성형을 이용하여 도광판을 제조하는 경우 광학설계에서 양산까지 걸리는 시간이 상당히 소요되는 단점이 있다.
따라서 휘선 및 암선이 발생하지 않으며 휘도가 높고 빛의 균일도 및 시인성이 우수한 도광판 및 이를 생산시에 일공정으로 처리하여 생산효율이 향상된 도광 판의 제조기술개발이 소망되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 도광판을 생산함에 있어 생산효율이 향상될 수 있는 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 집광효과가 높은 도광판의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 투명도, 흐림도, 휘도 등 제반 물성이 향상된 도광판의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 휘선 및 암선이 발생하지 않으며 빛의 균일도 및 시인성이 우수한 도광판의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 도광판의 제조방법에 있어서, 고분자 수지를 판(plate)상으로 용융압출하는 용융압출단계; 상기 압출된 판을 성형하되, 패턴롤에 의해 상기 판의 상면에 단위구조체 및 하면에 반사패턴이 형성되도록 하는 인각단계; 및 상기 인각된 판을 냉각하는 냉각단계를 포함하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 인각단계에서 상기 도광판의 상면이 양각으로 돌출된 복수개의 단위 구조체를 포함하도록 인각하되, 상기 단위 구조체는 사각뿔 형상으로서 돌출된 부분의 모서리가 곡선으로 라운딩 되고, 상기 단위 구조체의 상부가 곡선으로 라운딩 된 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 단위 구조체의 밑면의 길이(L)가 50 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 단위 구조체의 높이(H)가 10 내지 150㎛인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 복수개의 단위 구조체에서 각각의 단위 구조체의 이격 거리가 0 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 반사패턴이 음각으로 형성되되, 면적이 0.01 내지 1㎟인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 반사패턴간 간격이 0.5 내지 5㎜인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 반사패턴이 프리즘 형상인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 반사패턴의 조밀도가 광원에서 멀어질수록 조밀해지되, 필팩터(Fill Factor)가 20 내지 90%인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 냉각단계가 급냉을 하되, 4 내지 20℃의 냉각공기로 이루어지는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법은 일공정으로 처리하여 생산효율이 향상되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 압출인각 방식에 의해 제조된 도광판은 집광효율이 좋으며, 투명도, 흐림도, 휘도 등 제반 물성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 압출인각 방식에 의해 제조된 도광판은 휘선 및 암선이 발생하지 않으며 빛의 균일도 및 시인성이 우수하다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 용융압출인각 방식에 의한 도광판의 제조공정도를 나타낸 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 도광판의 제조방법에 있어서, 고분자 수지를 판(plate)상으로 용융압출하는 용융압출단계; 상기 압출된 판을 성형하되, 패턴롤에 의해 상기 판의 상면에 단위구조체 및 하면에 반사패턴이 형성되도록 하는 인각단계; 및 상기 인각된 판을 냉각하는 냉각단계를 포함하는 압출인각에 의한 도광판을 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 용융압출 인각 방식의 도광판이 제공되는 데, 도 1을 참조하면, T-다이 110에서 고분자수지가 용융압출 압출된다. 상기 고분자수지로는 특별히 제한되는 것은 아니나 도광판의 재료로 일반적으로 사용되는 PMMA 또는 PC 등을 사용한다. 상기 고분자수지는 흐름성이 좋으면서, 잔류스트레스를 제어하기 편리하며, 인각시에 원하는 인각형태로의 제조가 가능한 온도로 용융하여 T-다이를 통해 압출한다.
상기 압출된 고분자수지는 패턴롤을 통과하는 데, 상기 패턴롤(120 및 130)을 살펴보면, 제1패턴롤 120에서 제1인각패턴 121은 도광판의 상면에 형상을 부여할 수 있는 형상을 이루고 있으며, 제2패턴롤 130의 제2인각패턴 131을 통해 도광판 하면의 반사패턴을 부여할 수 있다.
따라서, 인각패턴(121 및 131)의 상태 및 형상에 따라 도광판의 형상이 결정 된다. 이렇듯 반사패턴을 형성하는 경우 기존의 방식과는 다른 용융압출인각 방식에 따라 도광판을 제조하게 되었다.
상기 제1패턴롤 및 제2패턴롤 속도는 상기 인각단계에서 제1패턴롤 및 제2패턴롤에서 인각패턴(121 및 131)의 속도는 15 내지 25m/min 인 것이 바람직하다.
상기 고분자 수지가 T-다이를 통해 압출되면서 제1패턴롤 120 및 제2패턴롤 130 사이를 통과하게 되어 제1패턴롤 120의 제1인각패턴 121로 도광판의 상면의 형상이 부여되고, 제2패턴롤 130의 제2인각패턴 131로 도광판의 하면에 부여된 반사패턴이 부여된다(A 영역).
본 발명의 일실시예에 따라 제조된 도광판에 있어서, 도광판의 상면은 양각으로 돌출된 복수개의 단위 구조체를 포함하며, 상기 하면은 음각의 반사패턴을 포함하되, 상기 단위 구조체는 다각뿔 형상으로서 돌출된 부분의 모서리가 곡선으로 라운딩 되고 또한 상기 단위 구조체의 상부가 곡선으로 라운딩 된 것을 특징으로 한다.
본 명세서는 상기 단위 구조체에 있어서, 다각뿔 형상으로 돌출된 부분을 사각뿔 형상으로 예를 들어서 설명하나 이에 한정되는 것이 아니라, 상기 단위 구조체는 삼각뿔, 오각뿔 및 오각뿔 이상의 다각뿔 등에서도 제한없이 적용될 수 있다.
도 2 은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 도광판의 사시도를 나타낸 것이다. 도 3은 도 2의 X 및 X'를 자른 단면도를 나타낸 것이며, 도 4는 양각으로 돌출된 단위 구조체의 가로방향으로서 단면도를 나타낸 것이다.
도 2에서 단위구조체 210의 돌출부는 사각뿔 형상을 이루고 모서리가 곡선으 로 라운딩을 이루며 또한 상기 단위구조체의 상부가 곡선으로 라운딩을 이룬다. 즉, 단위 구조체 210의 돌출부의 밑면은 네 개의 각이 라운딩된 사각형상, 바람직하게는 모서리가 라운딩된 정사각형상을 이룬다. 즉, 사각뿔 형상에서 가로방향의 단면은 네 개의 각이 라운딩된 사각형상이고(도 4참조), 세로방향의 단면(도 3참조)은 상부가 라운딩된 삼각형 형상 211으로 이루어짐으로써 고휘도의 특성뿐만 아니라 확산효과가 우수하게 된다.
상기 돌출된 단위 구조체 210는 유입된 빛을 확산 집광 또는 반사시키는 역할을 수행하는 것으로, 상기 단위 구조체 210에 의해 집광 또는 확산된 빛은 액정표시패널방향으로 이동하며, 반사된 빛은 반사시트 등을 통해 재반사되어 상기 단위 구조체를 통해 집광 또는 확산된다.
또한, 단위 구조체 210의 형상이 삼각뿔 형상을 이루고 모서리와 상부가 곡선으로 라운딩된 형태라면, 상기 단위 구조체 210의 돌출부의 밑면은 네 개의 각이 라운딩된 삼각형상이며, 상기 단위 구조체 210의 세로방향 단면은 상부가 라운딩된 삼각형 형상이 되며, 그 이외의 다각뿔 형상일 경우라면, 밑면이 각이 라운딩된 다각형 형상이 될 것이다.
한편, 상기 단위구조체 210에서 가로방향의 단면에서 네 개의 각이 라운딩된 경우에 소정의 곡률을 갖게 되는 데, 도 4에서 나타나는 4개의 곡률 반경(R1)의 크기는 모두 동일한 것이 바람직하다. 또한, 세로방향의 단면(도 3참조)에서 상부가 라운딩 된 삼각형 형상 211의 경우에도 소정의 곡률 반경(R)을 갖게 됨은 물론이다.
다음으로 상기 단위 구조체 210의 밑면의 길이를 알아보면, 돌출부의 밑면을 나타내는 도형에서 최대길이를 단위 구조체의 밑면의 길이라고 하면 도 5의 경우에 대각선을 연결하는 선이 최대 길이가 될 것이며, 상기 단위 구조체의 밑면의 길이(L)는 50 내지 200㎛인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단위 구조체의 높이는 도 3에서 상부가 라운딩된 삼각형 형상 높이(H)로 나타낼 수 있는 데, 상기 단위 구조체의 높이(H)는 10 내지 150㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 도광판 200에서 상기 단위 구조체 210은 복수개를 가지고 있는 데, 상기 단위 구조체 210는 동일 형상을 이루고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수개의 단위 구조체 210는 임의의 이격 거리를 두고 형성되거나 이격 거리없이 밀착하여 형성될 수도 있다. 각각의 단위 구조체의 이격 거리는 0 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 그러나, 상기 이격 거리는 단위 구조체의 밑면의 길이(L)의 1/2배 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 밑면의 길이가 100㎛인 경우에 단위 구조체의 이격 거리는 50㎛ 이하로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
한편 상기 도광판은 200은 고분자수지의 용융시에 광확산입자를 더 포함할 수 있는데, 상기 광확산입자는 입자를 포함하는 고분자수지와 상용성이 좋아야 하기 때문에 소재와 굴절률이 유사한 유기 입자 및 굴절율이 낮은 구형태의 실리콘 입자를 검토하여 사용하였으며, 소재 굴절률이 1.50-1.80사이 무기입자도 사용가능하다. 특히, 사용되어지는 입자선정은 소재와의 굴절율 차가 0.1에서 0.2정도가 되어지는 구형태의 입자가 차폐성을 높여 휘선보임 등의 문제 해결에 유리하고, 상대 적으로 적은 입자량으로 확산효과를 극대화 할 수 있기 때문에 매우 유리하다.
사용되는 확산제 입자의 굴절률은 소재와 굴절률과 차이가 클수록 광확산 효과를 증진시키지만, 굴절률차가 너무 크게 되면, 휘도를 높이는 측면에서는 불리하기 때문에 적절한 굴절률 차를 확보하고 때로는 소재와 유사한 굴절률 입자와 굴절률차가 큰 입자를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용될 수 있는 광확산 입자의 비제한적인 예는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트에서 선택된 단량체의 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 아크릴과 올레핀계의 공중합체로 만든 비드 및 실리콘계 구형입자 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 소재중에 굴절율차가 0.1에서 0.2정도인 0.1 마이크론에서 10마이크론 사이의 구형입자이다. 이러한 굴절율차를 가지는 구형 유기 입자들은 본 발명에서 사용되고 있는 소재의 밀도 (약 1.10 내지 1.30 g/㎤)와 유사한 밀도들 가지기 때문에 수지내에서 용이하게 분산될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 광확산 입자는 종류 및/또는 크기에서 상이한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 단일 종류보다는 굴절률의 차이가 있는 2 종 이상의 입자를 혼합 사용하여 광확산 효율을 높일 수 있다. 또한 유사한 굴절률을 가지면서 크기가 다른 입자를 사용하여 광확산 효율을 높일 수 있으며, 또한, 다공성(Hollow) 입자를 적용함으로써 백라이트 유닛 조립후 광확산 효율을 극대화 하면서 휘도를 높일 수 있다. 광확산 입자는 도광판 100 중량부에 대하여 0.2 내지 5 중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위내에서 확산효과가 우수하다.
한편, 본 발병의 일실시예에 따른 제조된 상기 도광판의 하면에는 음각의 반사패턴 220이 형성되는 데, 상기 반사패턴 220은 용융압출인각 방식에 따라 음각의 형태로 형성된다.
상기 반사패턴 220의 형상은 음각 형태의 원형인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 타원형, 삼각형, 사각형 이외의 다각형일 수 있다. 상기 반사패턴 220의 면적은 0.01 내지 1㎟인 것이 바람직하며 상기 범위내에서 빛이 출사방향으로 잘 반사된다. 상기 반사패턴 220의 면적은 광원으로부터 멀어질수록 점점 크게하여 도광판에서 빛을 잘 인도될 수 있도록 한다. 또한, 반사패턴 220간 간격을 조절할 수도 있는 데, 상기 반사패턴 220간 간격은 0.5 내지 5㎜인 것이 바람직하다.
한편 상기 반사패턴 220은 프리즘 형상일 수 있다. 상기 프리즘 형상의 길이방향은 빛이 나오는 방향(출광부)과 서로 수직이 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 프리즘의 길이방향이 빛이 나오는 방향의 수직으로 형성되었을 때 빛의 회절, 굴절 및 확산이 잘 일어날 뿐만 아니라 빛을 전체적으로 균일하게 굴절 및 확산시킬 수 있기 때문이다.
상기 반사패턴 220의 조밀도는 광원으로부터 멀어질수록 조밀해져서 광원으 로부터 빛이 약해지는 현상을 보완하여 반사가 잘 이루어지도록 함으로서 빛의 균일도 및 시인성을 향상시키게 된다.
상기 조밀도는 필팩터(Fill Factor)를 이용하여 적용할 수 있는 데, 상기 필팩터의 정의는 도 6를 참조하면 쉽게 알 수 있으며, 세 개의 반사패턴 220 중심을 연결하여 삼각형이 되었을 때, 삼각형내에 반사패턴 220 면적(도 6에서 빗금친 면적)이 차지하는 비율을 백분율로 나타낸 것을 말한다. 즉, "(삼각형내에서 반사패턴의 면적)÷(3개의 반사패턴 중심을 연결하여 형성된 삼각형의 면적)×100"을 의미한다.
상기 반사패턴 220의 조밀도는 광원에서부터 멀어질수록 조밀해지도록 설계하는 것이 바람직한 데, 이 방법으로는 광원에서 멀어질수록 반사패턴 220의 면적을 넓게하는 방법, 반사패턴 220 사이의 간격을 작게하는 방법, 반사패턴 220의 면적을 넓게하는 동시에 피치를 작게하는 방법이 있을 수 있다.
상기 반사패턴 220의 조밀도는 광원에서 멀어질수록 조밀해지되, 필팩터(Fill Factor)가 20 내지 90%인 것이 바람직하다.
상기 인각단계 이후에는 제1패턴롤 120과 롤러 140 사이에서 도광판이 냉각되는 데, 제1패턴롤 120과 롤러 140 사이(B 영역)에서 냉각된다(도 1 참조). 이를 위하여 B 영역에서 급냉(quenching)조건을 형성하여 상기 도광판의 표면온도를 급격히 저하되도록 하여, 도광판이 경화되면서 고분자 사슬이 잔류스트레스로 인한 고분자 사슬의 유동성을 제한함으로서 형상변화가 발생할 여지를 최소화한다.
구체적으로는 인각된 형상이 구현된 도광판의 표면에 에어나이프(air knife) 와 같은 냉각수단을 더 구비하여 상기 도광판에 발현된 형상을 고정시킬 수 있다. 이 때 상기 냉각온도는 4 내지 20℃가 바람직하며, 더 바람직하게는 4 내지 10℃이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
실시예 1
고분자 수지로는 PMMA수지를 이용하여 도광판을 제조하였는 데, 상기 PMMA수지를 용융압출한 후에 패턴롤에 의해 인각한다. 인각시 도광판의 상면의 단위 구조체는 돌출된 부분의 사각뿔 형상으로 모서리 및 상기 단위 구조체의 상부가 곡선으로 라운딩 된 형상으로 제조하며, 상기 단위 구조체의 밑면의 길이(L)는 140㎛, 높이(H)는 70㎛로 하고 단위구조체의 이격거리는 0㎛로 밀착하여 위치하였으며 복수개의 동일한 형상으로 하여 제조하였다. 도광판의 하면은 프리즘 형상의 반사패턴을 음각으로 형성하여 제조하되 반사패턴의 면적은 1㎟로 하되 광원으로부터 멀어질수록 반사패턴간 간격을 좁게 하여 인각한 뒤에 냉각수단을 이용하여 약 5℃에서 냉각하여 도광판을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 단위 구조체의 밑면의 길이(L)는 200㎛, 높이(H)는 70㎛로 하며, 단위구조체의 이격거리는 5㎛로 한 복수개의 동일한 형상으로 이루어진 단위 구조체를 형성하여 도광판을 제조하였다.
실시예 3 및 4
실시예 1 및 2와 각각 동일하게 실시하되, 광확산제로서 이소부틸메타크릴레이트를 고분자수지 100 중량부에 대하여 2 중량부로 블렌딩하여 도광판을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일하게 실시하되, 상면에 단위 구조체를 형성시키지 않고 도광판을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 단위 구조체는 지름 50㎛의 반구형렌즈 형상으로 하고 단위 구조체간의 이격거리는 5㎛로 하여 도광판을 제조하였다.
비교예 3 및 4
비교예 1 및 2와 각각 동일하게 실시하되, 광확산제로서 에틸메타크릴레이트를 고분자수지 100 중량부에 대하여 10 중량부로 블렌딩하여 도광판을 제조하였다.
* 시험방법
1. 투과율(TT)과 흐림도(Haze) : 일본 NIPPON DENSHOKU 300A 분석설비를 활 용하여 ASTM D1003 방법으로 측정.
2. 휘도 : 제조된 도광판을 백라이트 유닛에 장착하고, CCFL의 전압을 16.5V, Dimming값 2.8V 조건 하에서 TOPCON사의 BM-7을 장착한 스테이지에서 측정.
3. 균일도(Uniformity)
제조된 도광판을 백라이트 유닛(도광판-확산필름-프리즘-확산필름)에 장착하고, CCFL의 전압을 16.5V, Dimming값 2.8V 조건 하에서 TOPCON사의 BM-7을 장착한 스테이지에서 측정하고, 액정표시장치의 패널 전체에서 균등 분포된 9개의 지점에서 측정된 휘도(L)의 평균도[(Lmin/Lmax)X100]를 측정.
하기 표 1은 제조된 도광판을 각각의 실시예 및 비교예에 대한 투과율, 휘도 등에 관한 광학특성을 시험한 결과이다.
구 분 투과율(%) 흐림도(%) 휘도(cd/㎡) 균일도(%)
실시예 1 63 89.6 10140 91.5
실시예 2 64 89.2 10170 91.6
실시예 3 65 88.1 10030 91.9
실시예 4 64 88.4 10050 91.7
비교예 1 62 88.1 9680 86.3
비교예 2 63 87.2 9840 86.1
비교예 3 63 88.4 9620 87.3
비교예 4 65 89.2 9690 87.1
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 압출인각방식에 의한 도광판의 제조공정 개요도를 나타낸 것이다.
도 2 은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 도광판의 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 도 1의 X 및 X'를 자른 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예 따라 제조된 도광판에서 양각으로 돌출된 단위 구조체의 가로방향으로서 단면도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예 따라 제조된 도광판에서 단위 구조체의 밑면의 형상을 나타낸 것이다.
도 6은 필팩터(Fill Factor)의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (10)

  1. 도광판의 제조방법에 있어서,
    고분자 수지를 판(plate)상으로 용융압출하는 용융압출단계;
    상기 압출된 판을 성형하되, 패턴롤에 의해 상기 판의 상면에 단위구조체 및 하면에 반사패턴이 형성되도록 하는 인각단계; 및
    상기 인각된 판을 냉각하는 냉각단계를 포함하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인각단계에서 상기 도광판의 상면은 양각으로 돌출된 복수개의 단위 구조체를 포함하도록 인각하되,
    상기 단위 구조체는 사각뿔 형상으로서 돌출된 부분의 모서리가 곡선으로 라운딩 되고, 상기 단위 구조체의 상부가 곡선으로 라운딩 된 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단위 구조체의 밑면의 길이(L)는 50 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단위 구조체의 높이(H)는 10 내지 150㎛인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 단위 구조체에서 각각의 단위 구조체의 이격 거리는 0 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사패턴은 음각으로 형성되되, 면적이 0.01 내지 1㎟인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사패턴간 간격은 0.5 내지 5㎜인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사패턴은 프리즘 형상인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사패턴의 조밀도는 광원에서 멀어질수록 조밀해지되, 필팩터(Fill Factor)가 20 내지 90%인 것을 특징으로 하는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉각단계는 급냉을 하되, 4 내지 20℃의 냉각공기로 이루어지는 압출인각 방식에 의한 도광판 제조방법.
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