KR20130039090A - 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치 및 이 반사분광도광장치를 가진 배광모듈과 액정모니터 - Google Patents

마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치 및 이 반사분광도광장치를 가진 배광모듈과 액정모니터 Download PDF

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첸-유 쉬에
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엔타이어 테크놀로지 캄파니 리미티드
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Abstract

일종의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치로 한 측에 광원과 배합해 배광모듈로써 하나의 액정 모니터에 설치된다. 이 반사분광도광장치는 하나의 도광층과 하나의 반사층을 가지고 있다. 이 도광층에는 하나의 입광면과 하나의 출광면이 정의된다. 이 입광면은 측광원에서 발출하는 하나의 빛이 입광면을 통해 이 도광층으로 들어오게 하는데 쓰인다. 이 출광면과 이 입광면은 수직으로 이 도광층 내의 이 빛은 적어도 일부분이 출광면으로부터 사출된다. 이 반사층은 도광층에 입사된 빛 중일부 빛을 이 도광층으로 반사하여 도광층으로 되돌아 오게 한다. 이 도광층은 일체성형으로 함께 압출되고 또 이 반사층과 도광층의 사이에는 공기 접촉면이 없다. 또한 이 도광층과 이 반사층 사이에는 하나의 반사면이 정의되고 이 반사면에는 입체적인 하나의 마이크로 구조가 설치된다. 이를 통해 광이용율을 제고하고 출광이 더욱 균일하며, 휘도가 더욱 밝고 배광모듈의 제조 원가를 저하시키며, 마름모꼴 렌즈 모듈이 필요없는 등의 장점을 가진다.

Description

마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치 및 이 반사분광도광장치를 가진 배광모듈과 액정모니터{Light-guide apparatus with micro-structure, back light unit comprising the same and liquid crystal display comprising the same}
본 발명은 일종의 반사분광도광장치로, 특히 일종의 일체성형으로 압출, 제작되어 반사, 분광및 도광 기능을 갖춘 마이크로 구조의 반사분광도광장치를 일컫는데 이는 하나의 측광원과 배합해 모니터의 배광모듈을 구성하는데 사용된다.
도광판(Light Guide Plate)은 모니터 배광모듈 중 빛을 인도하는 매개체로서, 주로 다수의 배광모듈이 측광형(Edge Type)이므로 도광판을 통해 측향의 광선을 모니터 정면으로 인도하여 사출하고 패널의 발광휘도(luminance)와 밝기의 균일함을 제어하는 능력을 제고한다.
도광판의 원리는 광선을 도광판의 일단에 진입시킨 후 광반사를 발생시켜 진입된 광선을 도광판의 타단에 보내는데, 특히 도광판의 특정구조를 이용해 각 각도의 확산현상을 일으켜반사광을 도광판의 정면으로 인도하며 굴절율이 높을 수록 도광능력도 좋아진다. 또한 정면으로 사출되는 광선 이외의 어떤 광선은 도광판 아래의 반사판을 통해다시 한 번 도광판으로 도입된다.
도1에서 보이는 종래의 기술은 미국 특허 제7,108,385호(서기2006년9월19일에 공고)에서 제시한 발광부품의 광원모듈로 이는 일종의 도광판을 제시한 것이다. 그 중 액정패널(57), 확산막(56), 마름모꼴 렌즈모듈(55), 광원모듈(50), 광 사출 평면(523), 도광판(520), 반사판(524), 광원모듈(50),회로판(51),및 반광층(54)을 포함하는데 상술한 각 부품은 하나의 배광모듈(5)를 형성하게 된다.
그러나 종래 기술의 각 부품의 결점은 반사판, 도광판, 확산판, 마름모꼴 렌즈등에서 모두 발생할 수 있는 데 이를 표로 정리하면 아래와 같다.
<종래기술의 각 부품의 결점>
항목 기능 결점
반사판(524) 1.광선을 도광판 내로 반사하여 광선을 재이용함 1. 판재와의 사이에 공기층이 있어 빛 손실이 많이지고 광이용율이 낮아짐.
2.배광모듈 원가를 증가시킴.
도광판(520) 1.측방향 광원으로부터 나온 광선을 정방향으로 인도함. 1.망점 혹은 구조를 이용해 광원도광부품으로 삼아야 하는데 이 부품은 매우 분명한 밝은 선 현상이 있어 시각적 효과가 좋지 않음.
2.확산막에 안개효과와 밝은 선 현상 및 광선 흩트림을 가해 광선을 균질화 시켜야 함.
확산막(56) 1.도광판의 밝은 선 현상의 안개효과
2.도광판 광선의 균일화
3.마름모꼴 렌즈가 손상되는 것으 보호		 1.배광모듈 성분의 증가.
마름모꼴 렌즈 모듈(55) 1.수렴, 밝기 증가 1.설계가 어렵고 가공이 쉽지 않으며 배광모듈 원가가 증가
2.마이크로 구조가 쉽게 손상되거나 긁힘
3.도광판 마이크로 구조에 중복적으로 가공현상이 일어남
도2에서와 같이 종래기술의 도광판(520)은 광선의 전도 과정에서 빛이 손실되는 문제를 가진다. 배광모듈(5)에 반사광을 증가하는 효과를 위해 종래기술은 반사판(524)을 새로 추가하는데 이 종래의 반사판(524)과 도광판(520) 사이에 공기층(525)이 있어 빛(581)의 손실율이 8%정도로 증가하여 광이용율이 낮아지고 또한 배광모듈(5)의 제작과정과 원가가 증가하게 된다.
이밖에 종래기술의 도광판이 만약 인쇄 도광판의 기술을 채용할 경우 인쇄 도광판이 스크린, 기름묵, 스크린 인쇄기술 등을 거치면서 제품 양호율이 낮아지거나 혹은 밝은 띠가 나타나는 결점이 쉽게 발생한다. 도3에서 예시한 것은 종래기술의 도광판(520)에 밝은 띠 현상이 일어나는 개략도이다. 도광판(520)의 출광면에 출광이 균일하지 못해 중앙부분에 선 모양의 가장 밝은 구역(582, 즉 밝은 선), 다음으로 밝은 구역(583), 및 가장 바깥의 비교적 어두운 구역(584)이 나타난다.
이상에서 살펴본 것과 같이 종래 기술은 도광판과 판재료 사이에 공기층이 있어 빛의 손실이 증가하고 배광모듈의 원가가 높고 밝은 선 현상이 두드러지며, 마름모꼴 렌즈의 가공에서 마이크로 구조의 손상이 쉽게 일어나는 결점 등 여러가지 면에서 개선할 부분이 있다.
본 발명의 주요 목적은 압출제작과정이 간단한 일체성형의 쌍층복재구조로 광이용율을 증가시키고, 출광이 더욱 균일하며 휘도가 더욱 밝고 배광모율원가가 낮아지며 마름모꼴 렌즈모듈이 필요하지 않는 반사분광도광장치와 이 반사분광도광장치를 가진 배광모듈과 액정 모니터를 제공하고자 한다.
상술한 목적에 도달하기 위해 본 발명은 일종의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치를 제시하는데 이는 단일의 측광원과 배합된 단일의 배광모듈로서 액정 모니터에 설치된다. 이 반사분광도광장치는 적어도 하나의 도광층과 하나의 반사층을 포함한다. 이 도광층에는 하나의 입광면과 하나의 출광면이 정의된다. 이 입광면은 측광원에서 방출하는 하나의 빛이 입광면을 통해 이 도광층으로 들어오게 하는데 쓰인다. 이 출광면과 이 입광면은 수직으로 이 도광층 내의 이 빛은 적어도 일부분이 출광면을 통해 사출된다. 이 반사층은 도광층에 입사되었던 빛의 일부를이 도광층으로 반사하여 도광층으로 되돌아 오게 한다. 이 도광층은 일체성형으로 함께 압출되고 또 이 반사층과 도광층의 사이에는 공기 접촉면이 없다. 또한 이 도광층과 이 반사층 사이에는 하나의 반사면이 정의되고 이 반사면에는 입체적인 하나의 마이크로 구조가 설치된다.
구체적인 실시예에서 이 출광면에는 또 다른 마이크로 구조가 설치되며, 또한 이 출광면의 마이크로 구조와 이 반사면의 마이크로 구조의 깊이과 너비 비와 관련된 정보는 아래 관계식에 부합되어야 한다.
Figure pat00001
그 중, H1는 이 출광면의 마이크로 구조의 깊이이고, P1는 이 출광면의 마이크로 구조의 너비, H2는 이 반사면의 마이크로 구조의 깊이, P2는 이 반사면의 마이크로 구조의 너비이다.
구체적인 실시예에서 이 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치는 적어도 아래 열거한 것 중 하나의 조건에 부합되어야 한다.
Figure pat00002
, 그중 Rh는 이 반사면의 두께이며, H2는 이 반사면의 마이크로 구조의 깊이이다. 또한,
이 반사층의 마이크로 구조의 깊이와 너비비(H2/P2)는 0.03~0.8사이이다.
비교적 구체적인 실시예에서 이 출광면의 마이크로 구조는 비연속적인 마이크로 구조이며, 또한 두 이웃하는 마이크로 구조의 사이 거리인G의 수치는 0~1.4mm사이이다.
비교적 구체적인 실시예에서, 이 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치는 나아가 적어도 아래 열거한 조건 중의 하나를 포함할 수 있다.
다수의 확산입자, 이는 도광층에 첨가하고,
각기 다른 굴절율의 두 종류의 플라스틱 재료는 이 반사층에 혼합되고,
다수의 반사입자는 이 반사층에 첨가되며,
하나의 거친 면 혹은 하나의 통제가능한 밀도분포의 안개면이 이 출광면에 형성될 수 있다.
압출제작과정이 간단한 일체성형의 쌍층복재구조로 광이용율을 증가시키고, 출광이 더욱 균일하며 휘도가 더욱 밝고 배광모율원가가 낮아지며 마름모꼴 렌즈모듈이 필요하지 않는 반사분광도광장치와 이 반사분광도광장치를 가진 배광모듈과 액정 모니터를 제공할 수 있다.
도1은 재래 기술의 발광부품의 광원모듈 개략도.
도2는 재래 기술의 도광판이 광선전도 과정에서 빛 손실이 발생하는 개략도.
도3은 재래 기술의 도광판의 밝은 띠 개략도.
도4는 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 제1실시예의 개략도.
도5는 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 제1실시예에서 광소모를 줄이는 개략도.
도6은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 휘도관계 곡선도.
도7은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치중의 반사층과 도광층 구조의 여러 가지 실시양태 개략도.
도8a에서 도8o는 각각 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 마이크로 구조의 각기 다른 실시예 개략도.
도9는 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 마이크로 구조의 각기 다른 실시예 개략도.
도10은 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 공동 압출 제작과정의 한 실시예의 제작과정도.
도11은 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 공동 압출 제작과정의 한 실시예의 개략도.
도12는 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 출광면에 거친 면을 형성하는 분사과정 개략도.
도13a에서 13i는 각각 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치에 출광효율의 평가를 진행하는 개략도(각도0에서 각도80)
도14는 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 배광모듈과 액정모니터 실시예도.
더욱 자세히 본 발명에서 제기한 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치와 이 반사분광도광장치를 가진 배광모듈과 액정 모니터를 묘사하기 위해 아래 도면과 함께 자세히 설명하도록 한다.
(1)본 발명 장치(쌍층구조)의 개술:
도 4에서와 같이 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)는 특히 일종의 하나로 집중되는(ALL IN ONE)도광장치로 일체성형으로 압출 제작되는 종합성 제조과정을 통해 반사분광도광장치의 도광층과 반사층 사이의 반사면에 입체적인 마이크로 구조를 형성하여 단일 도광장치가 분광, 도광 및 광반사의 효과를 가지도록 하여 어떠한 측광원(edge light source)(2) 타입의 대형패널에도 응용할 수 있으며, 그 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)의 본체는 아래의 구성 요소를 포함하되,
하나의 반사층(reflective layer)(11),
하나의 마이크로 구조 도광층(light-guiding layer)(12), 및
하나의 표면의 거친 정도(Ra)가 도광층(light-guiding layer)(12)의 출광면(light-exiting surface)(121)에 형성된다.
도 4에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광창치(light-guide apparatus with micro-structure) (1)의 본체 실시예의 하나이다. 이 마이크로 구조를 가진 반사분광도광창치(light-guide apparatus with micro-structure) (1)는 간단한 일체성형의 쌍층복재(함께 압출하여 제작함)의 마이크로 구조의 도광장치이다.
(2)본 발명의 반사층(reflective layer)(11)(하층) 개술:
본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure) (1)의 여러 가지 중요한 개념 중의 하나는 반사면 마이크로 구조의 설계를 이용하여 측광원(edge light source)(2)에서 발생한 빛을 도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)내에서 반사현상을 조성하여 전통적인 망점방식으로 광원을 산포하는 대신에, 마이크로 구조가 반사층(reflective layer)(11)과 도광층(light-guiding layer)(12) 사이의 반사면에 형성되어 반사판의 사용을 대신한다. 그중, 마이크로 구조의 도광층(light-guiding layer)(12)의 확산입자를 이용해 선광원 혹은 점광원을 면광원으로 형성하고 도광층(light-guiding layer)(12)과 반사층(reflective layer)(11)의 마이크로 구조와도 서로 대응하게 하여 반사조각을 사용하지 않으면서도 반사, 도광 및 분광의 효과를 얻을 수 있다.
상술한 기술을 통해 본 발명은 반사조각으로 인해 발생하는 빛 손실을 감소시키는데 그 주요한 방식은 분광이 가능한 도광층(light-guiding layer)(12)과 동시에 형성된 반사조각 혹은 반사층(reflective layer)(11)이다. 도 5에서와 같이 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)는 도광층(light-guiding layer)(12)의 한 하부에 마이크로 구조와 한 층의 반사층(light-guide apparatus with micro-structure)(11)을 도광층(light-guiding layer) (12)과 동시에 형성시켜서, 이 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure) (1)의 본체 중 반사층(light-guide apparatus with micro-structure) (11)과 투명 도광층(light-guiding layer) (12) 사이에 공기 접촉면층이 없게 한다. 본 발명의 반사층(light-guide apparatus with micro-structure) (11)과 도광층(light-guiding layer) (12) 판재 사이에 공기층이 없기 때문에 도면 2에서 예시한 대로 공기 간격이 있는 종래의 기술과 비교할 때 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure) (1)는 광이용율을 높이고 반사층(light-guide apparatus with micro-structure) (11)이 동시에 반사와 도광의 효과를 가지게 되어 광소모율을 4%이하로 저하시킨다. 동시에 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure) (1)의 제작과정이 간단하여 도광장치에 막을 붙이는 과정 및 배광모듈 제작과정에서 원가의 절감이 가능하다.
본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure) (1)의 반사층(light-guide apparatus with micro-structure) (11)의 구체적인 실시예는 다음과 같다.
(1) 각기 다른 굴절율의 두 가지 플라스틱 재료를 혼합하거나 혹은 반사층의 플라스틱 재료에 소량의 반사입자를 첨가하는 방식으로 본 발명의 반사층(light-guide apparatus with micro-structure) (11)을 제작한다.
(2) 만약 각기 다른 굴절율을 가진 두 가지 플라스틱 재료를 혼합하여 반사층(light-guide apparatus with micro-structure)(11)을 제작할 때 그 다른 굴절율의 플라스틱 재료의 혼합비율은 7:3으로 할 수 있다.
(3) 만약 반사입자(reflective particles)(111)를 첨가하는 방식으로 반사층(light-guide apparatus with micro-structure)(11)을 제작할 때 그 반사입자(reflective particles) (111)의 굴절율은 2.2~3.2이고 첨가농도는 0.5% 중량 백분비보다 작을 수 있다.
(4) 반사입자(reflective particles) (111)의 직경은 1-100㎛ 사이이고, 가장 적합한 범위는 4-50㎛일 수 있다.
(5) 반사층(light-guide apparatus with micro-structure)(11) 자체의 플라스틱 재료의 굴절율은 1.6-2.5사이일 수 있다.
(6) 반사층(light-guide apparatus with micro-structure)(11) 분광이 가능한 도광층(12)의 굴절율 차이 수치는0.05-1사이일 수 있다.
(3)본 발명의 분광도광층(light-guiding layer)(12)(상층)개술;
본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)의 실시예 중에서 도광층(light-guiding layer) (12)에 첨가된 다수의 마이크로 확산입자를 이용해 선광원 혹은 점광원을 면광원으로 형성하여 분광의 효과에 도달하여 광이용율을 제고시킨다.
본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure) (1)의 도광층(light-guiding layer) (12)의 구체적인 실시예는 아래와 같다.
(1) 도광층(light-guiding layer) (12)에 소량의 확산입자(도면에는 미표시)를 첨가하거나 혹은 도광층(light-guiding layer) (12)의 출광면(light-exiting surface)(121)의 표면에 안개처리를 진행한다.
(2) 확산분자와 도광층(light-guiding layer)(12)의 플라스틱 기재의 굴절율의 차이는
Figure pat00003
사이일 수 있다.
(3) 확산분자의 직경은 2㎛~10㎛사이일 수 있다.
(4) 도광층(light-guiding layer)(12)의 표면(출광면, 121)의 거친 정도(Ra)는1㎛<Ra<6㎛사이로 휘도와 균일도를 제고시킨다.
(5) 도광층(light-guiding layer)(12) 자체의 플라스틱 기재의 굴절율은 1.42-1.63사이일 수 있다.
(4)본 발명의 마이크로 구조:
본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)의 실시예에서, 도광층(light-guiding layer)(12)과 반사층(reflective layer)(11)의 이웃하는 표면(즉 도광층(light-guiding layer)(12)의 아래측면, 혹은 반사층(reflective layer)(11)의 윗측면)은 하나의 반사면으로 정의한다. 본 발명은 이 반사면에 다수의 마이크로 구조의 설계를 증가시킨다. 본 발명에서 각 마이크로 구조 사이의 간격은 동일한 거리, 비동일한 거리 혹은 교차배열한 마이크로 구조이다. 각 마이크로 구조는 삼차(예를 들어 피라미드) 구조를 가지며, 각 면은 비대칭 혹은 대칭의 삼각형, 측면이 비대칭 혹은 대칭인 삼각형 구조, 기둥모양 구조, 호선형 구조 등을 가진다. 비교적 구체적인 실시예는 아래와 같다.
반사면의 각 마이크로 구조의 깊이너비비는 0.03~0.8이고, 반사면의 각 마이크로 구조의 너비는 80㎛~250㎛사이가 비교적 좋다.
반사층 두께와 마이크로 구조의 깊이는 0.02<Rh(1/H2)<0.8 사이이며, 따라서 반사와 도광효과를 모두 가진다.
(6)본 발명의 마이크로 구조 반사층 두께(하층)과 마이크로 구조 깊이와의 관계
도6을 참고하면, 이는 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 휘도관계 곡선도이다. 본 곡선도 내의 양축관계 데이터는 아래와 같다. 그중 종축이 반영하는 것은 전체 마이크로 구조 형성의 휘도(Luminance), 즉 출광면에서 측량한 휘도치이며, 횡축은 반사층의 두께(Rh)에 반사면의 마이크로 구조 깊이의 반비례(1/H2)를 곱한 반사층 마이크로 구조의 두께와 깊이의 관계치이다. 그중 반사층의 상, 하 두 표면(그중 하나의 표면은 반사면이다)은 모두 연속성을 가지고 또 대체적으로 평행으로 연장되는 삼각추 모양의 마이크로 구조를 가지고 있을 때 도6의 왼쪽 아래 모서리의 작은 도면에서 예시한 바와 같이 그 반사층 두께(Rh)가 가리키는 것은 상, 하 두 표면 양자의 삼각추 모양 마이크로 구조의 두 추 정상간의 거리이며, 마이크로 구조의 깊이(H2)가 가리키는 것은 반사층의 어느 한 표면의 삼각추 모양 마이크로 구조의 추 정상과 추 계곡 사이의 깊이 거리이다. 반사층의 상, 하 두 표면(그중 한 표면은 반사면)중 한 표면은 평면이며 다른 한 표면은 연속적인 삼각추 모양의 마이크로 구조를 가지고 있을 때 도면6의 오른쪽 아래 모서리의 작은 도면에서 예시한 대로 그 반사층 두께(Rh)가 가리키는 것은 이 평면과 삼각추 마이크로 구조의 추 정상 사이의 거리이며, 또 마이크로 구조 깊이(H2)가 가리키는 것은 삼각추 마이크로 구조의 추 정상과 추 계곡 사이의 깊이 거리이다.
따라서, 도6의 데이타에 의하면, 각기 다른 반사층 두께와 마이크로 구조 깊이비는 출광면의 휘도에 대해 각기 다른 영향을 미친다. Rh(1/H2)수치가0.02<Rh(1/H2)<0.8사이일 때, 이 범위에서는 동시에 반사와 도광의 효과를 가지게 되며, 반사층의 반사율은 약 80%이고, 만약 이 범위를 벗어나면, 반사율이 너무 낮거나 혹은 분광효과가 불량하다. 또한 Rh(1/H2) 수치가 나아가 최적범위인 0.02<Rh(1/H2)<0.5사이일 때 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치는 나아가 비교적 높은 휘도를 출광면에 제공하며, 즉 비교적 양호한 반사와 분광의 광학효과를 드러낸다.
(7)본 발명 도광층(light-guiding layer)(12)(상층)의 두께, 농도와 균일도와의 관계:
본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(1)의 실시예 중에서 그 도광층(12)(상층)의 두께, 농도와 균일도의 관계 실시예는 아래와 같다.
(1) 마이크로 구조 도광판(light-guiding layer)(12)에 소량의 확산입자를 첨가하여 밝은 띠와 균일도가 좋지 못한 현상을 해결한다.
(2) 확산분자의 직경이 작을수록 동일하게 뚫고 들어가는 분포는 좁아진다.
(3) 확산분자의 직경이 클수록 동일하게 뚫고 들어가는 분포는 넓어진다.
(4) 굴절율의 차이와 필요한 첨가농도에 따라 다르고, 입자직경의 크기와 필요한 첨가농도에 따라 다르다.
본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)는 마이크로 구조 도광층(light-guiding layer)(12)에 소량의 확산분자를 첨가함으로써 밝은 띠와 균일도가 고르지 못한 문제를 해결할 수 있고 광이용율을 높인다. 확산분자와 도광층(light-guiding layer)(12)의 재료인 플라스틱 기재의 굴절율의 차이가
Figure pat00004
범위 내일 때 높은 뚫고 들어가는 비율을 유지한다.
그중 본 발명의 도광층(light-guiding layer)(12)의 두께와 확산분자의 농도와 휘도 및 균일도는 관련이 있다.
본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)중 도광층(light-guiding layer)(12)의 거친 정도와 휘도에 영향을 주는 요소는 다음과 같다.
(1) 도광층(light-guiding layer)(12) 표면(출광면, (light-exiting surface)121)의 거친 정도는 도광판의 휘도치를 올리는데 도움이 된다.
(2) 도광층(light-guiding layer)(12) 표면(출광면, (light-exiting surface)121) 거친 정도의 통제가능한 밀도분포 변화는 반사층의 반사입자 농도의 변화에 따라 달라진다.
도광층(light-guiding layer)(12) 표면(출광면, (light-exiting surface)121)의 거친 정도(Ra)장점: (1)분광도광판의 휘도를 증가, (2)밝은 띠 문제를 해결, (3)균일도 제고
따라서, 도광층(light-guiding layer)(12)의 출광면(light-exiting surface) (121) 거친 정도(Ra)와 휘도(L)의 관계 중 거친 정도가 1㎛에서6㎛일때가 가장 양호한 휘도를 보여준다.
(8)본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치 본체의 구체적인 구조의 기타 여러 가지 실시예의 양태:
본 발명중의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)에서 도광층(light-guiding layer)(12)에는 확산입자(122)를 첨가할 수도 첨가하지 않을 수도 있으며, 도광층(light-guiding layer)(12)의 윗표면(출광면121)은 거울면평면, 안개면평면, 연속성을 가진 마이크로 구조, 단측입광설계의 비연속성 마이크로 구조, 및 쌍측입광설계의 비연속성 마이크로 구조 등 여러 가지 형태가 있다. 동시에 반사층(reflective layer)(11)과 도광층(light-guiding layer)(12) 양자의 접촉면(반사면 (reflective surface)112)도 거울면평면, 안개면평면, 연속성을 가진 마이크로 구조, 단측입광설계의 비연속성 마이크로 구조, 및 쌍측입광설계의 비연속성 마이크로 구조 등 여러 가지 형태가 있다. 따라서, 상술한 각종 다른 설계의 반사층(reflective layer)(11)과 도광층(light-guiding layer)(12)을 교차 조합한 후 도면8에서와 같은 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)중의 반사층(reflective layer)(11)과 도광층(light-guiding layer)(12)구조의 여러 가지 실시양태를 얻을 수 있다. 예를 들어 말하면, 도7의 41중의 두 구조도(Figure)(411,412)는 각기 도광층내에 확산입자(Figure)(도411)와 확산입자를 가지지 않은(Figure)(도412)것을 도시하는데, 양자(Figure)(도 411과 412)의 도광층 윗표면(출광면(light-exiting surface)4111, 4121)은 모두 연속성을 가진 구조 설계로 반사층과 도광층 양자의 접촉면(반사면(light-exiting surface)4112, 4122)은 평면(거울면 혹은 안개면)의 두 실시예이다. 또한 42 중의 두 구조도(Figure)(421, 422)는 각각 도광층 내에 확산입자를 가지고 있는 경우(Figure)(도 421)와 확산입자를 가지지 않는 경우(Figure)(도 422)를 도시하는데 양자의 윗표면(출광면(light-exiting surface)4211, 4221)은 모두 평면(거울면 혹은 안개면)이고 또한 반사층과 도광층 양자의 접촉면(반사면(light-exiting surface)4212, 4222)은 쌍층입광설계의 비연속성 마이크로 구조의 두 실시예이다. 기타 실시예 역시 이로써 유추할 수 있다. 이밖에 출광면과 반사면 양자는 모두 마이크로 구조(연속성, 비연속성, 단측 혹은 쌍측입광설계를 막론하고)의 각 실시예 중에서, 출광면에 설치된 마이크로 구조의 배열방향과 반사면에 설치된 마이크로 구조의 배열방향은 서로 평행 혹은 정면교차의 배열방향이다.
본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure) (1)의 기타 출광면과 반사면의 구조는 다양하게 조합과 설계를 할 수 있으며, 또한 그 출광면 혹은(또한) 반사면에 설치된 마이크로 구조의 구체적인 구조 설계 역시 많은 다른 실시예가 있다. 예를 들어 도8 A에서 도8 O에서 예시한 실시예로 이를 하나하나 설명하면 아래와 같다.
도8a에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제1실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 길며 평행으로 배열된 연속성 삼각막대 마이크로 구조(micro-structure)(801)이다.
도 8b에서 예시한 것은본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제2실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 길며 평행으로 배열된 연속성 반원막대모양의 마이크로 구조(micro-structure)(802)이다.
도8c 에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제3실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 입체적인 연속성 추형(피라미드) 마이크로 구조(micro-structure)(803)이다.
도8d에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제4실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 입체적인 연속성 구형 마이크로 구조(micro-structure)(804)이다.
도8e에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제5실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 입체적인 연속성 호선모양 추형 마이크로 구조(micro-structure)(805)이다.
도8f에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제6실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 길며 평행으로 배열된 비연속성 입체삼각막대모양이며, 이 서로 다른 입체삼각막대모양은 비등거리이고, 양측에서 중앙으로 올수록 점차 밀집해지는 통제가능한 밀도분포변화의 마이크로 구조(micro-structure)(806)이다.
(특히 쌍측입광에 적합한데, 즉 도광층의 좌우 양측면이 모두 입광면으로 설계되어 있을 수 있다.）
*도8g에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제7실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 입체삼각막대모양, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조(micro-structure)(807)이다.
도8h에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제8실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 입체반원막대모양이며, 이 서로 다르 입체반원막대모양은 비등거리고, 양측에서 중앙으로 올수록 점차 밀집해지는 통제가능한 밀도분포변화의 마이크로구조(micro-structure)(808)이다.
(특히 쌍측입광에 적합한데, 즉 도광층의 좌우양측면은 모두 입광면의 설계로 되어있을 수 있다.）
도8i에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제9실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 입체반원막대모양, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조(micro-structure)(809)이다.
도8j에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제10실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 추형(피라미드)이며, 이 서로 다른 추형 간은 비등거리이고, 양측에서 중앙으로 올수록점차 밀집해 지는 통제가능한 밀도분포 변화의 마이크로 구조(micro-structure)(810)이다.
(특히 쌍측입광에 적합한데, 즉 도광층의 좌우양측면이 모두 입광면의 설계로 되어있을 수 있다.）
도8k에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제11실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 추형(피라미드)이며, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조(micro-structure)(811)이다.
도8l에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제12실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 입체적인 구형 마이크로 구조, 이 서로 다른 구형 마이크로 구조는 비등거리이고, 양측에서 중앙으로 올수록 점차 밀집되는 통제가능한 밀도변화의 마이크로 구조(micro-structure)(812)이다.
(특히 쌍측입광에 적합한데, 즉 도광층의 좌우양측이 모두 입광면으로 설계되어 있을 수 있다.）
도8m에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제13실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 입체적 구형 마이크로 구조, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조(micro-structure)(813)이다.
도8n에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제14실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 호선모양 추형 마이크로 구조이며, 이 서로 다른 추형 마이크로 구조 간은 비등거리이고, 양측에서 중간으로 올수록 밀집되는 통제가능한 밀도변화의 마이크로 구조(micro-structure)(814)이다.
(특히 쌍측입광에 적합한 도광층의 좌우양측은 모두 입광면으로 설계되어 있을 수 있다.）
도8o에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)상의 마이크로 구조의 제15실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 호선모양 추형 마이크로 구조, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조(micro-structure)(815)이다.
도 9를 참고하면, 이는 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1a)의 또 다른 실시예이다. 본 실시예 중에서, 이 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1a)의 도광층(light-guiding layer)(12)의 출광면(light-exiting surface)(121) 위와 반사층(reflective layer)(11)과 도광층(light-guiding layer)(12)의 사이에는 모두 각각 마이크로 구조(micro-structure)(114, 124)를 설치한다. 그중, 반사면(reflective surface)(112)에 설치한 마이크로 구조(micro-structure)(114)는 연속적이다. 그러나 출광면(light-exiting surface)(121)상의 것은 비연속성이며 밀도변화를 가지는 마이크로 구조(micro-structure)(124)이다. 또한 가장 입광면(light-introducing surface)(15)에 근접한 출광면(light-exiting surface)(121)상의 두 이웃하는 구조(micro-structure)(124) 사이의 거리(G)가 가장 멀며, 입광면(light-introducing surface)(15)에서 멀리 떨어져 있는 출광면(light-exiting surface)(121)의 두 이웃하는 마이크로 구조(micro-structure)(124) 사이의 거리(G)는 점차 작아진다. 출광면(light-exiting surface)(121)상에 설치한 통제가능한 밀도변화를 통해 입광면(light-introducing surface)(15)에서 멀어질수록 간격(G)는 작아지는(갈수록 밀집되고)마이크로 구조(micro-structure)(124)를 통해, 출광이 균일하고 입광면에 근접될수록 밝아지고, 멀어질수록 어두워지는 현상을 피할 수 있다. 또한, 이 출광면(light-exiting surface)(121)에 설치된 비연속성 마이크로 구조(micro-structure)(124) 간의간격인G의 수치는 0~1.4mm사이의 가장 양호한 범위일 때, 출광면(light-exiting surface)(121)부근의 광학막(도면에는 미표시)을 조합하여 붙인 후 출광면(light-exiting surface)(121)에 밝은 선 현상(밝은 선은 눈에 보이지 않음)이 나타나지 않는다. 같은 이치로 만약 반사면(reflective surface)(112)에 상술한 것과 비슷한 비연속성 통제가능한 밀도변화의 마이크로 구조를 설치하면 유사한 출광 균일효과에 이를 수 있다.
도10및 도 11을 참고하면, 이는 각각 본 발명으로 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치로 공통 압출제작하는 한 실시예 과정도와 개략도이다. 제작과정은 도4에서 예시한 대로 일체성형된 양층구조의 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1)의 공통 압출제작과정을 예로 들면, 우선 각각 반사층(reflective layer)(11)을 형성하는 반사입자(reflective particles)(111)의 플라스틱 재료를 압출기의 부압출기 재료통(material tank)(21)에 놓고, 도광층(light-guiding layer)(12)을 형성하는 각기 다른 입자직경의 크기와 각기 다른 굴절율의 확산입자(122)의 플라스틱 재료를 압출기의 주압출기 재료통(material tank)(22)에 놓는다. 이어 이 재료통(material tank)(21, 22)중의 플라스틱 재료를 각각 나선막대를 통해 제련(screw extrusionmix)(24)한 후 압출틀(T Die)25의 주, 부층에 넣는다. 그런 후 다시 R1, R2와R3세 조의 롤러를 압합하여 성형하며 동시에 우선 R1, R2및/또는R3롤러 바깥표면의 응결구조를 각막으로 압합성형의 판재 윗표면(출광면) 혹은 아래표면(반사층과 반사면)에서 성형하여 필요한 입체 마이크로 구조를 눌러 압출해 내고 나아가 일체성형의 본 발명인 (all in one) 반사분광도광장치(1d)를 완성한다. 종래 기술과 비교하면, 즉 막을 입히는 방식으로 도광층 아래표면에 한층의 반사층을 입히는 종래기술과 비교할 때 본 발명은 함께 압출로 일체성형하는 기술은 확실히 제조과정에 편리성과 진보성을 가지고 있다 하겠다.
도 12를 참고하면, 본 발명은 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 출광면에 거친 면의 분사제작과정 개략도이다. 본 발명에서 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 출광면의 거친 면 혹은 안개면을 형성하는데, 즉 도광층의 윗표면의 거친 면 혹은 안개면의 형성에 있어, 그 거친 면의 정도는 분사장치(sandblasting apparatus)(31)의 분사압력(p), 분사속도(v) 및 분사입(sandblasting nozzle)(32)과 롤러표면(roller surface)(33) 사이의 거리(d)로 통제를 한다. 그런 후 다시 예정된 거친 면의 롤러표면(roller surface)(33)을 도11에서 예시한 롤러(roller)(R1, R2, R3)로 하여 함께 압출 하는 과정에서 압출성형하는 플라스틱 판재를 성형하고, 나아가 본 발명인 일체성형으로 압출한 양층구조의 도광장치 반사면 및/또는 출광면에 거친 면을 압출해 낸다. 이 거친 면의 거친 정도는 본 발명인 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 출광면과 광학막 조각 사이의 정전흡착정도, 및 도광능력의 균일성에 영향을 미치는데 예를 들면 표2에서 예시한 바와 같다.
<출광면 거친 정도와 광학막 조각의 흡착정도의 관계>
실시예A 실시예B 실시예C 실시예D 실시예E
d (mm) 220 220 220 220 220
p (MPa) 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38
v (m/min) 15 12 8 4 1
출광면의 거친 정도Ra
(㎛)		 0.07 0.46 1.35 2.21 2.52
광학막 조각흡착정도 쉽게 흡착 비교적 흡착되지 않음 더욱 흡착되지 않음 더욱
흡착되지
않음		 더욱 흡착되지 않음
표2에서 본 발명 중의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 출광면에 형성된 거친 면의 거친 정도Ra가 0.46 ㎛보다 작을 때 쉽게 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 출광면과 광학막 조각 사이의 정전흡착현상이 심각해져서 긁힘손상을 입게 된다. 거친 정도Ra가 2.21 ㎛보다 클 때는 광선의 취출효율이 증가되어 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 출광이 모두 저하될 우려가 있으며, Ra이 6 ㎛보다 클 때 출광품질은 심지어 품질관리를 통과되지 못할 우려가 있다. 따라서 본 발명에서 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 출광면에 형성된 거친 면의 거친 정도를 0.46 ㎛에서 2.21 ㎛사이로 통제해야 한다. 특히 1 ㎛에서 2.21 ㎛사이가 가장 양호하다.
본 발명 중에서 도광층과 반사층의 자체 플라스틱 재료는 모두 현재 알려진 플라스틱 재료에서 선택하며, 예를 들어 아크릴(polymethylmethacrylate:PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate:PC), 폴리에칠렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate:PET),MS일 수 있으나이에 국한되지 않는다. 도광층 중에 첨가된 확산입자 역시 현재 알려진 재료에서 선택 가능한데 예를 들어 PMMA미립자, PC미립자, PET미립자, MS미립자 등이 있을 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 반사입자 역시 현재 알려진 재료에서 선택 가능한데 예를 들어 SiO2미립자, TiO2미립자 등이 있을 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치로 말하면, 같이 압출하여 일체성형하여 전술한 광이용율을 높이고, 빛 손실을 저하시키며, 다시 따로 반사조각과 밝기 증가막(BEF)을 사용할 필요가 없으며, 간단화된 모듈구조와 배광모듈의 원가를 저하시키고 광학막 조각의 정전흡착현상을 경감시키는 장점을 가지는 것 외에도 도광의 광학효과(빛 균일성, 휘도, 품질 등)의 제고 역시 중요한 요소이다.
도13a내지 도 13i에서 제시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치가 출광효과를 진행한 개략도(각도0에서 각도80)이다. 각기 다른 마이크로 구조 너비와 깊이의 설계를 가진 출광면 혹은(또는) 반사면이 반사분광도광장치의 출광효과에 미치는 영향정도를 평가하기 위해 본 발명은 일종의 모의평가방식을 설계해 내었다. 우선 하나의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치는 도광층(light-guiding layer)(12b)윗측면에 위치한 출광면(light-exiting surface)(121b)과 반사층에 인접하는 도광층에 위치하는 반사면(reflective surface)(112b)을 가지는데, 출광면(light-exiting surface)(121b)위 혹은(또한) 반사면(reflective surface)(112b)에서 각각 다른 깊이(H), 너비(P)비의 마이크로 구조(micro-structure)(124b)를 설치한다. 또한, 반사면에 수직인 방향으로 바깥을 향해 사출(수직으로 위로 사출)된 법선의 방향을 입사각0도 방향으로 정의한다. 이어 도광층(light-guiding layer)(12b)중간 두께위치에서 입사각0도 방향으로 상호 평행되며 예정된 간격의 11가닥 광선(light)(20b)을 모의 발사하고 각 가닥의 광선(light)(20b)이 출광면(light-exiting surface)(121b)상에 설치한 마이크로 구조(micro-structure)(124b)와 반사면(reflective surface)(112b)에 설치한 마이크로 구조(본 실시예는 평면）의 반사, 굴절 혹은 출사에 대해 끼치는 영향을 모방한 후 여러 가닥의 광선(light)(20b)이 예정된 구간 내에서(즉 이 출광면(light-exiting surface)(121b)의 수평길이) 출광면(light-exiting surface)(121b)을 통해 사출되는지 알아본다. 도면13a에서 예시한 것은 본 실시예에서 출광면(light-exiting surface)(121b)에 깊이/너비비가 0.088(H1/P1 = 0.088)의 마이크로 구조(micro-structure)(124b)를 설치하고, 반사면(reflective surface)(112b)은 평면반사층으로 마이크로 구조를 설치하지 않는다. 입사각이 0도일 때 모든 11가닥의 광선이 모두 출광면(light-exiting surface)(121b)에서 사출되고 따라서 도13a오른쪽 아래 모서리에 표시한 11은 출광면(light-exiting surface)(121b)에서 출사된 광선(light)(20b)의 숫자가 11이라는 것이다. 이어서 이 입사각의 각도는 시계방향으로 점차 10도씩 증가하는데 그 모의결과는 도13b에서 예시한 바 입사각이 10도일 때 모든 11가닥의 광선(light)(20b)도 출광면(light-exiting surface)(121b)으로부터 사출되며 따라서, 도13b 오른쪽 아래 모서리에 출광면(light-exiting surface)(121b)으로부터 사출된 광선(light)(20b)수가 11로 표시된다. 이어서 도13c에서 예시한 바 입사각이 20도일 때 출광면(light-exiting surface)(121b)을 통해 사출된 광선(light)(20b)의 수는 11이다. 이어 도13d에서 예시한 바 입사각이 30도일 때 출광면(light-exiting surface)(121b)에서 출사한 광선(light)(20b)수는 7이 남았다. 같은 이치로, 도면 13E내지 도면 13I에서 예시한 바, 입사각이 순서대로 40, 50, 60, 70과 80도일 때 출광면(light-exiting surface)(121b)에서 출사된 광선(light)(20b)수가 각각 10, 2, 8, 2, 3가닥으로 실험, 평가되었다. 그런 후 모든 출사광선(light)(20b)의 수를 서로 더한 후 이 실시예의 출광면(light-exiting surface)(121b) 전체 광선(light)(20b)사출수 65를 얻을 수 있다. 이로써 출광면(light-exiting surface)(121b)의 전체 광선(light)(20b) 사출수의 수치가 높을수록 이 실시예의 출광면(light-exiting surface)(121b)과 반사면(reflective surface)(112b)구조가 제공할 수 있는 광취출 효율이 높아지고 이는 곧 광효율이 높아짐을 대표한다.
전술한 광효율 평가방식에 의거해 여러 가지 각기 다른 너비와 깊이비의 마이크로 구조의 출광면, 및 각기 다른 너비와 깊이비의 마이크로 구조를 가진 반사면에 대해 교차조합을 진행하여 도면 13a내지 도면13i에서 예시한 모의 방식에 따라 출광면의 전체광선 사출수를 계산하여 그 결과를 정리하면 아래 표3과 같다.
<각기 다른 깊이와 너비의 마이크로 구조의 출광면과 반사면의 전체 광선 사출 총통계>
번호 H1/P1 H2/P2 (H1/P1)( H2/P2) 출광면 광선총수
1 0.088 평면 65
2 0.088 0.088 7.74E-03 81
3 0.088 0.182 1.60E-02 99
4 0.088 0.288 2.53E-02 99
5 0.088 0.419 3.69E-02 95
6 0.088 0.596 5.24E-02 94
7 0.088 0.866 7.62E-02 92
8 0.182 평면 64
9 0.182 0.088 1.60E-02 91
10 0.182 0.182 3.31E-02 99
11 0.182 0.288 5.24E-02 99
12 0.182 0.419 7.63E-02 99
13 0.182 0.596 1.08E-01 94
14 0.182 0.866 1.58E-01 85
15 0.288 평면 57
16 0.288 0.088 2.53E-02 93
17 0.288 0.182 5.24E-02 96
18 0.288 0.288 8.29E-02 96
19 0.288 0.419 1.21E-01 90
20 0.288 0.596 1.72E-01 86
21 0.288 0.866 2.49E-01 84
22 0.419 평면 50
23 0.419 0.088 3.69E-02 90
24 0.419 0.182 7.63E-02 99
25 0.419 0.288 1.21E-01 96
26 0.419 0.419 1.76E-01 86
27 0.419 0.596 2.50E-01 89
28 0.419 0.866 3.63E-01 89
29 0.596 평면 52
30 0.596 0.088 5.24E-02 95
31 0.596 0.182 1.08E-01 98
32 0.596 0.288 1.72E-01 88
33 0.596 0.419 2.50E-01 87
34 0.596 0.596 3.55E-01 84
35 0.596 0.866 5.16E-01 83
표3에서 H1는 출광면의 마이크로 구조의 깊이이고, P1는 출광면의 마이크로 구조의 너비, H2는 반사면 상의 마이크로 구조의 깊이이고, P2는 반사면 상의 마이크로 구조의 너비이다. 계산에서 얻은 출광면 광선총수치가 높을 수록 이 실시예의 출광면과 반사면 구조가 제공할 수 있는 취광효율이 높다는 것을 표시한다. 표3중 번호 3~7, 9~13, 16~19, 23~25, 와 30~31의 실시예의 출광선 총수는 평균90이상으로, 출광효율이 높고 배광모듈의 휘도 제고에도 큰 도움이 된다. 따라서, 이 출광선 총수가 90보다 높은 실시예의 출광면과 반사면 구조의 깊이와 너비비의 데이타를 귀납, 분석한 후 아래 관계식을 얻을 수 있다.
Figure pat00005
본 발명의 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치의 출광면과 반사면의 마이크로 구조의 깊이너비비는 상술한 관계식의 범위 내에 부합될 때 비교적 높은 배광모듈의 휘도를 얻게 된다. 또한 P2치는 80㎛에서250㎛사이가 가장 좋으며, 만약 80㎛보다 작으면 공통 압제 제작과정에서 롤러를 통해 마이크로 구조를 압출해 내는 성형율이 낮아지고, 만약 250㎛보다 크면, 출광면에 쉽게 밝은 선 현상이 나타난다.
도 14를 참고하면, 이는 본 발명인 반사분광도광장치가 하나의 액정 모니터에 사용되는 실시예 개략도이다. 이 액정 모니터는 하나의 배광모듈과 배광모듈에 위치한 하나의 액정패널(LCD panel)(57)을 포함한다. 이 배광모듈은 나아가 하나의 측광원(edge light source)(2), 하나의 광학막(optical membrane)(590) 및 본 발명인 반사분광도광장치(light-guide apparatus with micro-structure)(1a)를 포함한다. 도면9에서 예시한 실시예를 예로 들면,
이 반사분광도광장치(1d)본체는 일체성형된 도광층(light-guiding layer)(12)과 반사층(reflective layer)(11a)으로 구성된 양층구조이다. 도광층(light-guiding layer)(12)의 옆측면은 하나의 입광면(light-introducing surface)(15)과 하나의 출광면(light-exiting surface)(121)으로 정의되며, 이 측광원(edge light source)(2)에서 발출한 빛을 이 입광면(light-introducing surface)(15)으로부터 도광층(light-guiding layer)(12)에 진입하게 된다. 반사층(reflective layer)(11a)은 이 도광층(light-guiding layer)(12)에서 반사층(reflective layer)(11a)으로 비춰진 이 빛은 도광층(light-guiding layer)(12)으로 반대로 되돌려 쏘아진다. 이 출광면(light-exiting surface)(121)은 도광층(light-guiding layer)(12)의 윗표면에 위치하고 입광면(light-introducing surface)(15)과 수직이어서 도광층(light-guiding layer)(12)내로 제공되는 이 빛은 적어도 한 부분이 이 출광면(light-exiting surface)(121)으로부터 사출된다. 이 출광면(light-exiting surface)(121)과 반사면(reflective surface)(112)에는 각각 마이크로 구조(micro-structure)(124, 114)가 설치되어 있다. 출광면(light-exiting surface)(121)에 위치하는 마이크로 구조(micro-structure)(124)는 광학막(optical membrane)(590)의 정전흡착이 출광면(light-exiting surface)(121)에 가하는 마모손상과 광학품질이 저하되는 결점을 피할 수 있다. 이 액정패널(LCD panel)(57)은 이 광학막(optical membrane)(590)에서 비교적 먼 도광층(light-guiding layer)(12)의 측면에 위치하고 있다
상술한 실시예는 본 발명의 응용범위를 제한 하는 것이 아니고 본 발명의 보호범위는 본 발명의 신청권리범위 내용에서 정하는 기술정신과 그에 따른 균등한 변화에 모두 포함되는 범위이다. 즉 무릇 본 발명의 신청특허범위에서 어떠한 균등한 변화와 수식을 가했을 때도 여전히 본 발명의 의의를 자기고 있으며 이는 본 발명의 정신과 범위에 속하는 것이며 고로 이들 모두를 본 발명의 진일보한 실시예로 본다는 점을 밝혀둔다.
1, 1a: 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치
11, 11a: 반사층
111, 111a: 반사입자
112, 112a, 112b, 4112, 4122, 4212, 4222: 반사면
114, 124, 124b: 마이크로 구조
12, 12a, 12b: 도광층
121, 121a, 121b, 4111, 4121, 4211, 4221; 출광면
122, 122a: 확산입자
15: 입광면 2; 측광원
20, 20b: 빛 21, 22, 23: 재료통
24: 나선막대 제련 25: 압출틀(T Die)
R1, R2, R3: 롤러 31: 분사장치
32: 분사입 33: 롤러표면
41: 란(column) 411, 412, 21, 422: 도(Figure)
5: 배광모듈 50: 광원모듈
51: 회로판 520: 광판
523: 광사출의 평면 524: 반사판
54; 반광층 55: 마름모꼴 렌즈 모듈
56: 확산막 57: 액정패널
581: 빛 582: 가장 밝은 구역
583: 다음으로 밝은 구역 584: 비교적 어두운 구역
590: 광학막 801~815: 마이크로 구조

Claims (11)

  1. 측광원과 배합하여 사용되는 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치로서,
    입광면과 출광면으로 정의되며, 상기 입광면은 상기 측광원에서 나온 빛을 도광층에 진입하도록 하고, 상기 출광면과 상기 입광면은 수직이며, 상기 도광층 내에 진입한 빛을 적어도 일부분 상기 출광면을 통해 사출하는 도광층; 및
    상기 도광층에 진입한 빛 중 반사층으로 향한 빛을 다시 상기 도광층으로 되돌려 보내기 위해 상기 반사층으로 향한 빛을 상기 도광층으로 반사하는 반사층을 포함하되,
    상기 반사층과 상기 도광층은 일체성형으로 함께 압출제작되며, 상기 반사층과 상기 도광층 사이에는 공기 접촉면이 비개재되고, 상기 도광층 및 반사층 사이에는 반사면이 정의되고, 상기 반사면에는 입체적인 마이크로 구조가 설치된 반사분광도광장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 출광면에는 상기 반사면에 설치된 마이크로 구조와 별개로 마이크로 구조가 설치되고, 상기 출광면의 마이크로 구조와 상기 반사면의 마이크로 구조의 (깊이/너비)의 수치는
    Figure pat00006

    (단, H1는 상기 출광면의 마이크로 구조의 깊이, P1은 상기 출광면의 마이크로 구조의 깊이, P2는 상기 반사면의 마이크로 구조의 너비)인 관계식을 만족하는 반사분광도광장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 반사분광도광장치는 0.02＜Rh(1/H2)＜0.5(단, Rh는 상기 반사층의 두께이고, H2는 상기 반사면의 마이크로 구조의 깊이) 및 상기 반사층의 마이크로 구조의 깊이/너비(H2/P2）수치는 0.03~0.8사이 중 적어도 하나 이상의 조건을 만족하는 반사분광도광장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 반사분광도광장치는 상기 출광면의 마이크로 구조는 비연속적인 마이크로 구조이며, 서로 이웃하는 상기 마이크로 구조 사이의 간격인 G는 0~1.4mm사이이며, 상기 반사면 상의 마이크로 구조의 너비인P2는 80㎛에서 250㎛사이인 반사분광도광장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 반사분광도광장치는 다음에 열거되는 항목 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하되, 상기 열거되는 항목은 상기 도광층에 다수의 확산입자를 첨가, 상기 반사층에 각기 다른 굴절율의 두 가지 플라스틱 재료를 혼합, 상기 반사층에 다수의 반사입자를 첨가 및 상기 출광면에 하나의 거친 면 또는 통제가능한 밀도분포의 안개면을 형성인 반사분광도광장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 도광층에 상기 다수의 확산입자를 첨가할 때, 상기 도광층 내의 상기 확산입자와 상기 도광층 자체 플라스틱 기재의 굴절율 차인 Δn는 0.04＜Δn＜0.1사이이고, 상기 도광층 내의 상기 확산입자의 입자 직경은 2㎛~10㎛사이이며, 상기 도광층 자체 플라스틱 기재의 굴절율은 1.42-1.63사이이고,
    상기 반사층에 상기 서로 다른 굴절율을 가지는 두 가지 플라스틱 재료가 혼합될 때 그 혼합비는 7:3이고,
    상기 반사층에 상기 다수의 반사입자를 첨가할 때, 상기 반사입자의 굴절율은 2.2~3.2이며, 첨가농도는 0.5%중량백분비보다 작고, 상기 반사입자의 직경은 4-50㎛사이이며, 상기 반사층 자체 플라스틱 재료의 굴절율은 1.6-2.5사이이고, 상기 반사층과 상기 도광층 양자의 굴절율차 수치는 0.05-1사이이며,
    상기 출광면에 거친 면이 있을 때, 상기 출광면의 거친 정도인 Ra는 1㎛＜Ra＜6㎛사이인 반사분광도광장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 출광면에 거친 면을 가지고 있을 때, 상기 출광면의 거친 정도인 Ra는 1㎛＜Ra＜2.21㎛사이인 반사분광도광장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 출광면의 마이크로 구조는 다음에 열거되는 항목 중 어느 하나이되, 상기 항목은 다수의 좁고 길며 평행으로 배열된 연속성 삼각막대 모양의 마이크로 구조, 다수의 좁고 길며 평행으로 배열된 연속성 반원막대모양의 마이크로 구조, 다수의 매트릭스 배열의 입체적인 연속성 추형 마이크로 구조, 다수의 매트릭스 배열의 입체적인 연속성 구형 마이크로 구조, 다수의 매트릭스 배열의 입체적인 연속성 호선모양 추형 마이크로 구조, 다수의 좁고 길며 평행으로 배열된 비연속성 입체삼각막대모양이며, 상기 서로 다른 입채삼각막대모양은 비등거리이며 양측에서 중간으로 올수록 점차 밀집해지는 통제가능한 밀도분포변화의 마이크로 구조, 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 입체삼각막대모양이며, 상기 서로 다른 입체삼각막대모양은 등거리 밀도변화의 마이크로 구조, 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 입체반원막대모양이며, 상기 서로 다른 입체반원막대모양은 비등거리며 양측에서 중간으로 올수록 점차 밀집해지는 통제가능한 밀도분포변화의 마이크로 구조, 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 입체반원막대모양이며, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조, 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 추형이며, 상기 서로 다른 추형은 비등거리이며 양측에서 중간으로 올수록 점차 밀집해지는 통제가능한 밀도분포 변화의 마이크로 구조, 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 추형이며, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조, 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 입체적인 구형 마이크로 구조이며, 상기 서로 다른 구형마이크로 구조는 비등거리이고, 양측에서 중간으로 올수록 점차 밀집되는 통제가능한 밀도변화의 마이크로 구조, 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 입체적 구형 마이크로 구조이며, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조, 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 호선모양 추형 마이크로 구조이며, 상기 서로 다른 호선모양 추형 마이크로 구조는 비등거리이고, 양측에서 중간으로 밀집되는 통제가능한 밀도변화의 마이크로 구조 및 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 호선모양 추형 마이크로 구조이며, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조인 반사분광도광장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 출광면의 마이크로 구조의 배열방향과 상기 반사면의 마이크로 구조의 배열방향은 서로 평행 또는 정면교차의 배열방향 중 어느 하나인 반사분광도광장치.
  10. 반사분광도광장치를 포함하는 배광모듈로서,
    측광원;
    입광면과 출광면으로 정의되며, 상기 입광면은 상기 측광원에서 나온 빛을 도광층에 진입하도록 하고, 상기 출광면과 상기 입광면은 수직이며, 상기 도광층 내에 진입한 빛을 적어도 일부분 상기 출광면을 통해 사출하는 도광층;
    상기 도광층에 진입한 빛 중 반사층으로 향한 빛을 다시 상기 도광층으로 되돌려 보내기 위해 상기 반사층으로 향한 빛을 상기 도광층으로 반사하는 반사층; 및
    상기 출광면에 덮힌 광학막을 포함하되,
    상기 반사층과 상기 도광층은 일체성형으로 함께 압출제작되며, 상기 반사층과 상기 도광층 사이에는 공기 접촉면이 비개재되고, 상기 도광층 및 반사층 사이에는 반사면이 정의되고, 상기 반사면에는 입체적인 마이크로 구조가 설치되며, 상기 출광면에는 상기 반사면에 설치된 마이크로 구조와 별개로 마이크로 구조가 설치되고 상기 출광면의 마이크로 구조와 상기 반사면의 마이크로 구조의 (깊이/너비) 수치는
    Figure pat00007

    (단, H1은 상기 출광면의 마이크로 구조의 깊이이고, P1은 상기 출광면의 마이크로 구조의 너비이며, H2는 상기 반사면의 마이크로 구조의 깊이이고, P2는 상기 반사면의 마이크로 구조의 너비)의 관계식을 만족하는 배광모듈.
  11. 반사분광도광장치를 포함하는 액정 모니터로서,
    측광원;
    입광면과 출광면으로 정의되며, 상기 입광면은 상기 측광원에서 나온 빛을 도광층에 진입하도록 하고, 상기 출광면과 상기 입광면은 수직이며, 상기 도광층 내에 진입한 빛을 적어도 일부분 상기 출광면을 통해 사출하는 도광층;
    상기 도광층에 진입한 빛 중 반사층으로 향한 빛을 다시 상기 도광층으로 되돌려 보내기 위해 상기 반사층으로 향한 빛을 상기 도광층으로 반사하는 반사층;
    상기 출광면에 덮힌 광학막; 및
    상기 광학막에서 이격된 상기 도광층의 측면에 위치한 액정패널을 포함하되,
    상기 반사층과 상기 도광층은 일체성형으로 함께 압출제작되며, 상기 반사층과 상기 도광층 사이에는 공기 접촉면이 비개재되고, 상기 도광층 및 반사층 사이에는 반사면이 정의되고, 상기 반사면에는 입체적인 마이크로 구조가 설치되며, 상기 출광면에는 상기 반사면에 설치된 마이크로 구조와 별개로 마이크로 구조가 설치되고 상기 출광면의 마이크로 구조와 상기 반사면의 마이크로 구조의 (깊이/너비) 수치는
    Figure pat00008

    (단, H1은 상기 출광면의 마이크로 구조의 깊이이고, P1은 상기 출광면의 마이크로 구조의 너비이며, H2는 상기 반사면의 마이크로 구조의 깊이이고, P2는 상기 반사면의 마이크로 구조의 너비)의 관계식을 만족하는 액정 모니터.
KR1020110103548A 2011-10-11 2011-10-11 마이크로 구조를 가진 반사분광도광장치 및 이 반사분광도광장치를 가진 배광모듈과 액정모니터 KR20130039090A (ko)

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