KR20130039091A - 마이크로 구조를 가진 도광장치 및 이 도광장치를 가진 배광모듈과 액정모니터 - Google Patents

마이크로 구조를 가진 도광장치 및 이 도광장치를 가진 배광모듈과 액정모니터 Download PDF

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하오-시앙 린
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엔타이어 테크놀로지 캄파니 리미티드
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Abstract

일종의 마이크로 구조를 가진 도광장치로 하나의 측광원과 배합해 모니터의 배광모듈을 구성한다. 이 도광장치는 아래를 포함하되, 하나의 분광층, 하나의 도광층과 하나의 반사층을 가지고 있다. 도광층에는 하나의 입광면이 있어 측광원에서 발출하는 하나의 빛이 들어오게 하는데 쓰인다. 반사층은 도광층에 입사된 빛 중 일부 빛을 이 도광층으로 반사하여 되돌아 오게 한다. 분광층의 윗표면은 하나의 출광면이고 입광면과 수직이며 도광층 내의 빛의 적어도 일부가 출광면으로 사출되게 한다. 그 중 반사층, 도광층 및 분광층은 일체성형으로 압출되고, 반사층과 도광층 사이에는 공기 접촉면이 없다. 또한 반사층의 윗표면은 반사면이고 이 반사면에는 입체적인 하나의 마이크로 구조가 설치된다. 이로써 광이용율을 제고하고 출광이 더욱 균일하며, 휘도가 더욱 밝고 배광모듈의 원가를 저하시키며, 마름모꼴 렌즈 모듈이 필요 없는 등의 장점을 가진다.

Description

마이크로 구조를 가진 도광장치 및 이 도광장치를 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 마이크로 구조를 가진 도광장치로, 특히 일종의 일체성형으로 압출, 제작되어 반사, 분광과 도광 기능을 갖춘 마이크로 구조의 도광장치를 일컫는데 이는 하나의 측광원과 배합해 모니터의 배광모듈을 구성하는데 사용된다.
도광판은 모니터 배광모듈 중의 빛을 인도하는 매개체로 주로 다수의 배광모듈이 측광형이므로, 도광판으로 통해 측향의 광선을 모니터 정면으로 인도하여 사출하고 패널의 발광휘도와 밝기의 균일함을 제어하는 능력을 제고한다.
도광판의 원리는 광선을 도광판의 일단에 진입시킨 후 광반사를 발생시켜 광선을 도광판의 타단에 보내는데, 특히 도광판의 한 특정구조를 이용해 각 각도의 확산현상을 일으켜 반사광을 도광판의 정면으로 인도하며 굴절율이 높을 수록 도광능력도 좋아진다. 또한 정면으로 사출되는 광선 이외 어떤 광선은 도광판 아래의 반사판을 다시 한 번 도광판으로 도입한다
도면1에서 보이는 재래의 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 재래 기술 도광판 중 각 부품의 결점은 반사판, 도광판, 확산판, 마름모꼴 렌즈등을 모두 발생할 수 있는 데이를 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 많아지고 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 것을 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 삼층복재구조로 광이용율을 증가시키고, 출광이 더욱 균일하며 휘도가 더욱 밝고 배광모율원가가 낮아지며 마름모꼴 렌즈모듈이 필요하지 않는 마이크로 구조를 가진 도광장치와 이 도광장치를 가진 배광모듈과 액정 모니터를 제공하고자 한다.
상술한 목적에 도달하기 위해 본 발명은 일종의 마이크로 구조를 가진 도광장치를 제시하는데 이는 하나의 측광원과 배합하여 액정 모니터의 배광모듈을 구성한다.
이 도광장치는 다음의 구성 요소를 포함하되, 하나의 분광층, 하나의 도광층과 하나의 반사층을 가지고 있다. 도광층에는 하나의 입광면이 있어 측광원에서 발출하는 하나의 빛이 들어오게 하는데 쓰인다. 반사층은 도광층 중의 빛을 이 도광층으로 반사하여 되돌아 오게 한다.
분광층의 이 반사층에서 조금 떨어진 측면의 표면은 하나의 출광면이고 이 도광층은 반사층과 분광층의 사이에 위치한다. 입광면과 출광면은 수직이며 도광층 내의 빛의 적어도 일부분이 출광면으로 사출되게 한다. 그중 반사층, 도광층과 분광층은 일체성형으로 압출되고, 반사층과 도광층 사이에는 공기 접촉면이 없다. 또한 반사층의 윗표면은 반사면이고 이 반사면에는 입체적인 하나의 마이크로 구조가 설치된다.
구체적인 실시예 중에서 이 반사면의 마이크로 구조의 깊이와 너비에 대한 데이터는 아래의 관계식에 부합되어야 한다.
Figure pat00001
(단, n1<n2, H2는 반사면 마이크로 구조의 깊이이고, P2는 반사면 마이크로 구조의 너비, n1은 이 분광층의 굴절율, n2는 도광층의 굴절율)
구체적인 실시예에서 이 마이크로 구조를 가진 도광장치는 적어도 아래 열거한 것 중 하나의 조건에 부합되어야 한다.
Figure pat00002
,
P2수치는 80㎛에서250㎛사이이고
반사면의 깊이너비비(H2/P2)의 수치는 0.2에서0.319사이이고, 분광층 두께t와 도광층 두께t2의 비율수치의 범위는
Figure pat00003
이고,
반사면 깊이/너비의 비인(H2/P2)의 수치는 반사면의 마이크로 구조가 비연속적인 마이크로 구조일 때 그 두 이웃하는 마이크로 구조의 간격인 G수치는 0~1.4mm사이이다.
비교적 구체적인 실시예에서, 이 마이크로 구조를 가진 도광장치는 나아가 적어도 아래 열거한 조건 중의 하나를 포함해야 한다.
다수의 확산입자, 이는 도광층에 첨가하고,
다수의 확산입자, 이는 분광층에 첨가하고
출광면에는 입체적인 마이크로 구조를 설치하고,
각기 다른 굴절율의 두 종류의 플라스틱 재료는 이 반사층에 혼합되고,
다수의 반사입자는 이 반사층에 첨가되며,
하나의 통제가능한 밀도분포의 거친 면 혹은 안개면이 이 출광면에 형성된다.
압출제작과정이 간단한 일체성형의 삼층복재구조로 광이용율을 증가시키고, 출광이 더욱 균일하며 휘도가 더욱 밝고 배광모율원가가 낮아지며 마름모꼴 렌즈모듈이 필요하지 않는 마이크로 구조를 가진 도광장치와 이 도광장치를 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 도광장치의 제1실시예의 개략도.
도5는 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치의 제1실시예에서 광소모를 줄이는 개략도.
도6은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치의 휘도관계 곡선도.
도7은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치중의 반사층과 도광층, 분광층 구조의 여러 가지 실시양태 개략도.
도8a에서 도8o는 각각 본 발명인 마이크로 구조를 가진 도광장치의 마이크로 구조의 각기 다른 실시예 개략도.
도9는 본 발명인 마이크로 구조를 가진 도광장치의 또 다른 실시예 개략도.
도10은 본 발명인 마이크로 구조를 가진 도광장치의 공동 압출 제작과정의 한 실시예의 제작과정도.
도11은 본 발명인 마이크로 구조를 가진 도광장치의 공동 압출 제작과정의 한 실시예의 개략도.
도12는 본 발명인 마이크로 구조를 가진 도광장치의 출광면에 거친 면을 형성하는 분사과정 개략도.
도13 a 는 본 발명인 마이크로 구조를 가진 도광장치의 다른 실시예 개략도.
도13b는 도13 a에서 예시한 본 발명 도광장치의 출광면 테스트의 과형각도와 빛 밝기 간의 대응곡선도
도14는 본 발명인 도광장치 출광면을 테스트하여 얻은 빛 밝기의 실시예 개략도.
도15a, 15b 및 15c는 각각 본 발명의 도광장치 중의 반사면의 깊이너비비(H2/P2）가 광반사에 대해 나타내는 각기 다른 실시예도.
더욱 자세히 본 발명에서 제기한 마이크로 구조를 가진 도광장치와 이 도광장치를 가진 배광모듈과 액정 모니터를 묘사하기 위해 아래 도면과 함께 자세히 설명하도록 한다.
(1）본 발명 장치(쌍층구조）의 개술
도면4에서와 같이 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)는 특히 일종의 하나로 집중되는 도광장치로 일체성형으로 압출 제작되는 종합성 제조과정을 통해 도광장치의 도광층과 반사층 사이의 반사면에 입체적인 마이크로 구조를 형성하여 단일 도광장치가 분광, 도광 및 광반사의 효과를 가지도록 하여 어떠한 측광원(2) 형식의 대형패널에도 응용할 수 있으며, 그 도광장치(1)의 본체는 아래를 포함하되,
하나의 반사층(11),
하나의 도광층(13)
도4에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광창치(1)의 본체 실시예의 하나이다. 이 마이크로 구조를 가진 도광창치(1)는 간단한 일체성형의 삼층복재(함께 압출하여 제작함)의 마이크로 구조의 도광장치이다.
(2）본 발명의 반사층(11)(하층) 개술
본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)의 여러 가지 중요한 개념 중의 하나는 반사면 마이크로 구조의 설계를 이용하여 측광원(2)에서 발생한 빛을 도광장치(1)내에서 반사 환경을 조성하여 전통적인 망점방식으로 광원을 산포하는 대신하며, 마이크로 구조가 반사층(11)과 분광층(13) 사이의 반사면에 형성되어 반사판의 사용을 대신한다. 그 중, 마이크로 구조의 분광층(13)의 확산입자를 이용해 선광원 혹은 점광원을 면광원으로 형성하고 분광층(13)과 반사층(11)의 마이크로 구조와도 서로 대응하게 하여 반사조각을 사용하지 않으면서도 반사, 도광 및 분광의 효과에 이른다.
상술한 기술을 통해 본 발명은 반사조각으로 인해 발생하는 빛 손실을 감소시키는데 그 주요한 방식은 분광이 가능한 도광층(12)과 동시에 형성된 반사조각 혹은 반사층(11)이다. 도5에서와 같이 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)는 도광층(12)의 한 아래측에 마이크로 구조와 한 층의 반사층(11)을 증가시키고 이 도광장치(1)와 동시에 형성시켜 이 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)의 본체 중의 반사층(11)과 도광층(12) 사이에 공기 접촉면층이 없게 한다. 본 발명의 반사층(11)과 도광층(12) 판재 사이에 공기층이 없기 때문에 도면 2에서 예시한 대로 공기 간격이 있는 종래의 기술과 비교할 때 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)는 광이용율을 높이고 그 마이크로 구조가 도광층의 반사와 광확산현상을 하게되어 동시에 반사와 도광의 효과를 가지게 되어 광소모율을 4%이하로 저하시킨다. 동시에 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)의 제작과정이 간단하여 도광장치에 막을 붙이는 과정, 배광모듈 제작과정과 원가의 절감이 가능하다.
본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)의 반사층(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(11)을 제작한다.
(2) 만약 각기 다른 굴절율을 가진 두 가지 플라스틱 재료를 혼합하여 반사층(11)을 제작할 때 그 다른 굴절율의 플라스틱 재료의 혼합비율은 7:3으로 한다.
(3) 만약 반사입자(111)를 첨가하는 방식으로 반사층(11)을 제작할 때 그 반사입자(111)의 굴절율은 2.2~3.2이고 첨가농도는 0.5% 중량 백분비보다 작아야 한다.
(4) 반사입자(111)의 직경은 1-100㎛ 사이이고, 가장 적합한 범위는 4-50 ㎛이다.
(5) 반사층(11) 자체의 플라스틱 재료의 굴절율은 1.6-2.5사이이다.
(6) 반사층(11)과 도광층(12)의 굴절율 차이 수치는0.05-1사이이다.
(3）본 발명의 마이크로 구조의 분광층(13)(상층）개술
본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)의 실시예 중에서 분광층(13)에 첨가한 다수의 확산입자(131)를 이용하여 선광원 혹은 점광원을 면광원으로 형성하여 분광의 효과에 도달하며 분광과 하자를 가리는 효과에 이르며, 이로써 광이용율을 제고시킨다.
본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)의 분광층(13)의 구체적인 실시예는 아래와 같다.
(1) 분광층(13)에 소량의 확산입자(131)를 첨가하거나 혹은 분광층(13)의 출광면(132)의 표면에 안개처리를 진행한다.
(2) 확산분자(131)와 분광층(13)의 플라스틱 기재의 굴절율의 차이는
Figure pat00004
사이이다.
(3) 확산분자(131)의 직경은 2㎛~10㎛사이이다.
(4) 분광층(13)의 표면(출광면, 132)의 거친 정도(Ra)는 1㎛<Ra<6㎛ 사이로 휘도와 균일도를 제고시킨다.
(5) 분광층(13) 자체의 플라스틱 기재의 굴절율은 1.42-1.63사이이다.
(4）본 발명의 마이크로 구조
본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)의 실시예에서, 도광층(12)과 반사층(11)의 이웃하는 표면(즉 도광층(12)의 아래측면, 혹은 반사층(11)의 윗측면)은 하나의 반사면으로 정의한다. 본 발명은 이 반사면 및/또는 분광층(13)의 윗표면(출광면 132)위에 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. 구체적인 실시예는 아래와 같다.
반사면 및/또는 출광면의 각 마이크로 구조의 깊이너비비는 0.02~0.8이고, 각 마이크로 구조의 너비는 80㎛~250㎛사이가 비교적 좋다.
반사층 두께(Rh）와 반사면의 마이크로 구조의 깊이(H2）양자의 관계는 0.02<Rh(1/H2)<0.8 사이이며, 따라서 반사와 도광효과를 모두 가진다.
(5）본 발명인 마이크로 구조 반사층(11)(하층）의 도광효과와 두께와의 관계:
본 발명인 마이크 구조를 가진 도광장치(1)의 실시예에서 그 반사층(11) 마이크로 구조 두께와 입광량의 관계는 최적범위를 얻을 수 있다. 즉 반사층(11)의 두께가 본체 총 두께(분광층(13), 도광층(12) 및 반사층(11)의 두께의 합)의 1/10보다 크지 않은 것이다.
(6）본 발명의 마이크로 구조 반사층 두께(하층）과 마이크로 구조 깊이와의 관계:
도6을 참고하면, 이는 본 발명인 마이크로 구조를 가진 도광장치의 휘도관계 곡선도이다. 본 곡선도 중의 양축관계 데이터는 아래와 같다. 그중 종축이 반영하는 것은 전체 마이크로 구조 형성의 휘도, 즉 출광면에서 측량한 휘도치이며, 횡축은 반사층의 두께(Rh）에 반사면의 마이크로 구조 깊이의 반비례(1/H2)를 곱한 반사층 마이크로 구조의 두께와 깊이의 관계치이다.
따라서 도면6에 의해서, 각기 다른 반사층 두께와 마이크로 구조 깊이비는 출광면의 휘도에 영향을 미침을 알 수 있다. Rh(1/H2)수치가 0.02<Rh(1/H2)<0.8일 때 이 범위는 동시에 반사와 도광효과가 있으며, 반사층의 반사비율은 약80%이고, 만약 이 범위를 벗어나면 반사율이 너무 낮거나 혹은 균일효과가 불량해지고, 또한 Rh(1/H2)치가 나아가 최적범위 0.02<Rh(1/H2)<0.5사이일 때 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치는 나아가 출광면에 높은 휘도를 제공하게 되고, 즉 반사와 분광의 광학적 품질을 드러낸다.
(7）본 발명 분광층(13)의 두께, 농도와 균일도와의 관계:
본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)의 실시예 중에서 그 분광층(13)과 도광층(12)의 두께, 농도와 균일도의 관계 실시예는 아래와 같다.
(1) 도광판(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 도광장치(1)는 도광층(12)에 소량의 확산분자를 첨가함으로써 밝은 띠와 균일도가 고르지 못한 문제를 해결할 수 있고 광이용율을 높인다. 확산분자와 도광층(12)의 재료인 플라스틱 기재의 굴절율의 차이 수치가
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범위 내일 때 높은 뚫고 들어가는 비율을 유지한다. 또한 도광층(12)내의 확산분자의 직경이 2㎛~10㎛사이이고, 도광층(12) 자체 플라스틱 재료의 굴절율은 1.42-1.63사이이다.
그중 본 발명의 분광층(13)과 도광층(12)의 두께비, 분광층(13)과 확산분자의 농도와 휘도 및 균일도는 관련이 있다.
본 발명인 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)중 도광층(12)의 모양과 분광층(13)의 거친 정도에 영향을 주는 요소는 다음과 같다.
(1) 분광층(13) 표면(출광면, 132)이 평평하지 않을 때(즉 거친 면이 있을 때) 도광판의 휘도치를 올리는데 도움이 된다.
(2) 분광층(13) 표면(출광면, 132) 거친 정도는 반사층(11)의 반사면의 마이크로 구조의 변화에 따라 달라진다.
분광층(13) 표면(출광면 132)의 거친 정도 (Ra）장점:(1)도광판의 휘도를 증가,(2)밝은 띠 문제를 해결,(3)균일도 제고
따라서, 분광층(13)의 출광면(132) 거친 정도(Ra）와 휘도(L）의 관계 중 거친 정도가 1 ㎛에서 6 ㎛일때가 가장 양호한 휘도를 보여준다.
(8）본 발명인 마이크로 구조를 가진 도광장치 본체의 구체적인 구조의 기타 여러 가지 실시예의 형태:
본 발명중의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)에서 분광층(13)에는 확산입자(131)를 첨가하지 않을 수도 있으며, 또 분광층(13)의 윗표면(출광면132)은 거울면평면, 안개면평면, 연속성을 가진 마이크로 구조, 단측입광설계의 비연속성 마이크로 구조, 및 쌍측입광설계의 비연속성 마이크로 구조 등 여러 가지 양태가 있다. 동시에 도광층(12)에는 확산분자(122)를 첨가할 수도, 첨가하지 않을 수도 있다. 동시에 반사층(11)과 도광층(12)양자의 접촉면(반사면112)도 거울면평면, 안개면평면, 연속성을 가진 마이크로 구조, 단측입광설계의 비연속성 마이크로 구조, 및 쌍측입광설계의 비연속성 마이크로 구조 등 여러 가지 양태가 있다. 따라서, 상술한 각종 다른 설계의 반사층(11)과 도광층(12)과 분광층(13)을 교차 조합한 후 도면7에서와 같은 본 발명인 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)의 반사층(11), 도광층(12) 및 분광층(13)구조에 있어서 여러 가지 실시형태를 얻을 수 있다. 예를 들면, 도7의 41중 위에서 아래로 차례대로 도시한 4개의 구조도 (411, 412, 413, 414)는 각기 분광층내에 확산입자를 가지고 있거나(도411, 412) 확산입자를 가지지 않은(도412, 414)것을 도시하는데, 이 4개의 구조도는 (도 411, 412, 413, 414)의 분광층 윗표면(출광면4111, 4121, 4131, 4141)은 모두 연속성을 가진 구조 설계로 반사층과 도광층 양자의 접촉면(반사면4112, 4122, 4132, 4142)은 평면(거울면 혹은 안개면）의 4개 실시예이다. (그 중 도411, 413실시예의 경우는 도광층 내 확산분자를 가지고 있지만, 도412, 414실시예는 없다.） 또한 42중의 4 개의 구조도(421, 422, 413, 424)는 각각 분광층 내에 확산입자를 가지고 있는 경우(도421, 422）와 확산입자를 가지지 않는 경우(도422, 424）를 도시하는데, 이 4개의 분광층 윗표면(출광면4211, 4221, 4231, 4241）은 모두 평면(거울면 혹은 안개면）이고 또한 반사층과 도광층 양자의 접촉면(반사면4212, 4222, 4232, 4242）은 쌍층입광설계의 비연속성 마이크로 구조의 4가지 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 도광장치(1)의 기타 출광면과 반사면의 구조는 다양하게 조합하여 설계를 할 수 있으며, 또한 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조의 구체적인 구조 설계 역시 많은 다른 실시예가 있다. 예를 들어 도8 a에서 도8의 o에서 예시한 실시예로 이를 하나하나 설명하면 아래와 같다.
도8 a에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제1실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 길며 평행으로 배열된 연속성 삼각막대 마이크로 구조(801)이다.
도 8b에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제2실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 길며 평행으로 배열된 연속성 반원막대모양의 마이크로 구조(802)이다.
도8c 에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제3실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 입체적인 연속성 추형(피라미드) 마이크로 구조(803)이다.
도8d에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제4실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 입체적인 연속성 구형 마이크로 구조(804)이다.
도8e에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제5실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 입체적인 연속성 호선모양 추형 마이크로 구조(805)이다.
도8f에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제6실시예로, 그 출광면 및/또는 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 길며 평행으로 배열된 비연속성 입체삼각막대모양이며, 이 서로 다른 입체삼각막대모양 간은 비등거리이며 양측에서 중간으로 올수록 점차 밀집해지는 통제가능한 밀도분포변화의 마이크로 구조(806)이다.
(특히 쌍측입광에 적합한데, 즉 도광층의 좌우 양측면이 모두 입광면으로 설계되어 있다.）
도8g에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제7실시예로, 그 출광면 혹은(또한) 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 입체삼각막대모양, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조(807)이다.
도8h에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제8실시예로, 그 출광면 혹은(또한) 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 입체반원막대모양, 이 서로 다른 입체반원막대모양 간은 비등거리며 양측에서 중간으로 올수록 점차 밀집해지는 통제가능한 밀도분포변화의 마이크로 구조(808)이다.
(특히 쌍측입광에 적합한데, 즉 도광층의 좌우양측면은 모두 입광면의 설계로 되어있다）
도8i에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제9실시예로, 그 출광면 혹은(또한) 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 입체반원막대모양, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조(809)이다.
도8j에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제10실시예로, 그 출광면 혹은(또한) 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 추형(피라미드), 이 서로 다른 비연속성 추형 간은 비등거리이며, 양측에서 중간으로 올수록 점차 밀집해 지는 통제가능한 밀도분포 변화의 마이크로 구조(810)이다.
(특히 쌍측입광에 적합한데, 즉 도광층의 좌우양측면이 모두 입광면의 설계로 되어있다）
도8k에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제11실시예로, 그 출광면 혹은(또한) 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 다수의 좁고 긴 평행배열의 비연속성 추형(피라미드), 등거리 밀도변화의 마이크로 구조(811)이다.
도8l에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제12실시예로, 그 출광면 혹은(또한) 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 입체적인 구형 마이크로 구조, 이 서로 다른 비연속성 입체적인 구형 마이크로 구조 간은 비등거리이며, 양측에서중간으로 올수록점차 밀집되는 통제가능한 밀도변화의 마이크로 구조(812)이다.
(특히 쌍측입광에 적합한데, 즉 도광층의 좌우양측이 모두 입광면으로 설계되어 있다.）
도8m에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제13실시예로, 그 출광면 혹은(또한) 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 입체적 구형 마이크로 구조, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조(813)이다.
도8n에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제14실시예로, 그 출광면 혹은(또한) 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 호선모양 추형 마이크로 구조, 이 호선 모양 추형 마이크로 구조는비등거리이며, 양측에서 중간으로 올수록 밀집되는 통제가능한 밀도변화의 마이크로 구조(814)이다.
(특히 쌍측입광에 적합한 도광층의 좌우양측은 모두 입광면으로 설계되어 있다)
도8o에서 예시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1)상의 마이크로 구조의 제15실시예로, 그 출광면 혹은(또한) 반사면에 설치된 마이크로 구조는 다수의 매트릭스 배열의 비연속성 호선모양 추형 마이크로 구조, 등거리 밀도변화의 마이크로 구조(815)이다.
도면 9를 참고하면, 이는 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1a)의 또 다른 실시예이다. 본 실시예 중에서, 이 마이크로 구조를 가진 도광장치(1a)의 분광층(13a)의 윗표면인 출광면(132a) 및 반사층(11a)과 도광층(12a) 사이의 반사면(112a)에 각각 마이크로 구조를 설치한다. 그중, 출광면(132a)과 반사면(112a)에 설치한 마이크로 구조(114)는 모두 비연속적이고 반사면(112a)상의 마이크로 구조는 비연속적일 뿐만 아니라 또한 밀도변화를 가지는 마이크로 구조이다. 또한 비연속적이고 밀도변화가 있는 반사면(112a)마이크로 구조로 말하면, 입광면(15)에 가장 근접한 반사면(112a)상의 두 이웃하는 마이크로 구조 사이의 거리인G가 가장 크며, 입광면(15)에서 멀리 떨어져 있는 반사면(112a)의 두 이웃하는 마이크로 구조(124) 사이의 거리G는 점차 작아진다. 반사면(112a)상에 설치한 통제가능한 밀도변화를 통해 입광면(15)에서 멀어질수록 간격G는 작아지는(갈수록 밀집되고）마이크로 구조이며, 출광이 균일하고 입광면(15)에 근접될수록 밝아지고, 멀어질수록 어두워지는 현상을 피할 수 있다. 또한 이 반사면(112a)에 설치된 비연속성 마이크로 구조의 구조 간격G의 수치는 0~1.4mm사이의 가장 양호한 범위일 때, 출광면(132a)의 적어도 하나의 광학막(590)을 조합하여 붙인 후 출광면(132a)에 밝은 선 현상(밝은 선은 눈에 보이지 않음)이 나타나지 않는다. 같은 이치로 만약 출광면(132a)에 상술한 것과 비슷한 비연속성 통제가능한 밀도변화의 마이크로 구조를 설치하면 유사한 출광 균일효과에 이를 수 있다. 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치(1a)의 출광면(132a)에 적어도 하나의 광학막(590)과 입광면(15)에 하나의 측광원(2)을 설치하고 다시 기타 종래 알려진 부속 부품을 조합하면 하나의 배광모듈을 구성할 수 있다. 그런 후 이 배광모듈을 종래의 액정패널(57)에 결합하여 하나의 액정 모니터를 구성한다.
도10과 11을 참고하면, 이는 각각 본 발명으로 마이크로 구조를 가진 도광장치로 공통 압출제작하는 한 실시예 과정도와 개략도이다. 제작과정은 도9에서 예시한 대로 일체성형된 삼층구조의 본 발명인 마이크로 구조를 가진 도광장치(1a)의 공통 압출제작과정을 예로 들면, 우선 각각 반사층(11a)을 형성하는 반사입자(111a)의 플라스틱 재료를 압출기의 부압출기(1) 재료통(21)에 넣고 도광층(12a)을 형성하는 각기 다른 입자직경의 크기와 각기 다른 굴절율의 확산입자(122a)의 플라스틱 재료를 압출기대의 주압출기(1) 재료통(22)에 넣고, 분광층(13a)을 형성하는 각기 다른 입자직경의 크기와 각기 다른 굴절율의 확산입자(131a)의 플라스틱 재료를 압출기의 부압출기(2) 재료통(23)에 넣는다. 그중 도광층(12a)과 분광층(13a)에서 사용하는 플라스틱 재료와 확산입자(122a, 131a)는 동일하거나 혹은 다른 재료여도 된다. 이어 이 재료통(21, 22, 23)중의 플라스틱 재료를 각각 나선막대를 통해 제련(24)한 후 압출틀(T Die)25의 주, 부층에 넣는다. 그런 후 다시 R1, R2와R3세 조의 롤러를 압합하여 성형하며 나아가 일체성형의 본 발명인 (all in one)도광장치(1a)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.
도면 12를 참고하면, 본 발명은 마이크로 구조를 가진 도광장치의 출광면에 거친 면의 분사제작과정 개략도이다. 본 발명에서 마이크로 구조를 가진 도광장치의 출광면의 거친 면 혹은 안개면을 형성하는데, 즉 도광층의 윗표면의 거친 면 혹은 안개면을 형성함에 있어, 그 거친 면의 정도는 분사장치(31)의 분사압력(p), 분사속도(v) 및 분사입(32)과 롤러표면(33) 거리(d)로 통제를 가한다. 그런 후 다시 예정된 거친 면의 롤러표면(33)를 도11에서 예시한 롤러(R1, R2, R3)로 하여 함께 압출 하는 과정에서 압출성형하는 플라스틱 판재를 성형하고, 나아가 본 발명인 일체성형으로 압출한 삼층구조의 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 도광장치의 출광면에 형성된 거친 면의 거친 정도Ra가 0.46㎛보다 작을 때 쉽게 마이크로 구조를 가진 도광장치의 출광면과 광학막 조각 사이의 정전흡착현상이 심각해져서 긁힘 손상을 입게 된다. 거친 정도Ra가 2.21㎛보다 클 때는 광선의 취출효율이 증가되어 마이크로 구조를 가진 도광장치의 출광이 모두 저하될 우려가 있으며, Ra이 6 ㎛보다 클 때 출광품질은 심지어 품질관리를 통과되지 못할 우려가 있다. 따라서 본 발명에서 마이크로 구조를 가진 도광장치의 출광면에 형성된 거친 면의 거친 정도를 0.07㎛에서 2.52㎛사이로 통제할 수 있다. 특히 0.46㎛에서 2.21㎛사이가 양호하고, 1㎛에서2.21㎛ 가장 양호하다.
본 발명 중에서 도광층과 반사층이 자체 플라스틱 재료는 모두 현재 알려진 플라스틱 재료에서 선택하며, 예를 들어 아크릴(polymethylmethacrylate:PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate:PC), 폴리에칠렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate:PET),MS등등에 국한되지 않는다. 도광층 중에 첨가된 확산입자 역시 현재 알려진 재료에서 선택 가능한데 예를 들어 PMMA미립자, PC미립자, PET미립자, MS미립자 등에 국한되지 않는다. 반사입자 역시 현재 알려진 재료에서 선택 가능한데 예를 들어 SiO2미립자, TiO2미립자 등에 국한되지 않는다.
본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치로 말하면, 함께 압출하여 일체성형하여 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.
도면13a에서 13b에서 제시한 것은 본 발명의 마이크로 구조를 가진 도광장치의 한 실시예와 출광면의 광형각도와 광 밝기 간의 대응곡선도인데, 이 곡선도의 X축은 출광면의 광형각도와 광각도치의 범위는 0도에서 90도이며, Y축은 밝기 수치이다. 도면13a에서 예시한 본 발명의 도광장치(1b)의 구조를 예로 들면, 이 도광장치(1b)의 본체는 일체성형 압출된 삼층의 납작한 평판모양 구조이며 이는 상층에 위치하는 분광층(13b), 중간층에 위치하는 도광층(12b) 및 하층에 위치하며 반사입자를 첨가하는 반사층(11b)을 포함한다. 도광장치(1b)본체의 도광층(12b)의 한 측면은 하나의 입광면(15)이고, 입광면(15)의 옆에는 측광원(2)(CCFL혹은LED)이 설치되어 하나의 빛(20)을 발생시키고 이 빛(20)은 입광면(15)을 통해 도광장치(1b)의 도광층(12b)으로 진입한다. 도광층(12b)과 반사층(11b)이 서로 인접하는 표면(즉, 도광층(12b)의 아래면, 혹은 반사층(11b)의 윗면）은 반사면(112b)이고, 분광층(13b)에서 반사층(11b)과 떨어진 옆표면(즉 분광층(13b)의 윗면）은 하나의 출광면(132b)이다. 도광층과 분광층에는 확산입자를 첨가할 수도, 첨가하지 않을 수도 있으며 도광층과 분광층 양자의 자체 플라스틱 재료(그 내부에 확산입자를 함유）의 재질이 모두 같을 때 도광장치(1b)는 실질적으로 도광층과 반사층의 압제 일체성형의 쌍층구조와 동일하다. 도면13a에서 예시한 것은 본 발명의 도광장치(1b)의 실시예로, 도광층과 분광층 양자의 자체 플라스틱 재료(내부에 확산입자 함유）의 재질이 동일한 예이다. 본 실시예에서 입광면(150)과 출광면(121b)은 서로 수직이다. 출광면(121b)의 어느 한 위치점에서도 출광면(121b)과 수직인 하나의 법선(N)을 정의해 낼 수 있다. 반사층(11b)의 특성은 도광층(12b) 내부의 아래로 평평하게 꺾이는 빛(20)이 반사면(112b)을 비출 때 빛(20)이 마이크로 구조를 가진 반사면(112b)에서 반사(203)하여 도광층(12b)으로 되돌아 비추게 되어 그 각도가 변한다. 그러나 도광층(12b) 내부에서 진행되는 빛(20)이 출광면(132b)에 진입할 때 이 빛(20)의 진행방향과 이 출광면(132b)의 법선(N) 사이의 각도인 θ 크기가 다르고, 반사(201)혹은 출광(202) 두 종류의 각기 다른 광학효과를 가진다. 빛(20)이 출광면에서 반사 혹은 출광할 지를 결정하는 요소는 도광층과 분광층 자체 플라스틱 재료의 굴절율(n)과 외부 공기로의 굴절시 임계각 θc으로 결정된다. 그중 , 임계각이 θc =sin-1(1/n)이다.
본 실시예에서 도광층(분광층과 동일)의 굴절율이 n=1.58일 경우, n=1.58을 공식에 대입하면, 임계각 θc=39.26˚ (약 40˚ ）를 계산해 낼 수 있다. 또 다른 실시예에서 만약 도광층(분광층과 동일)의 글절율n=1.49일 경우, 임계각 θc=42.16˚(약42˚）를 계산해 낼 수 있다. 출광면(132b)에 비추는 빛(20)과 법선(N)사이의 각도인θ가 임계각 θc보다 작을 때 이 빛(20)은 출광(202)하고 출광면(132b)으로부터 사출되며, 각도θ가 임계각 θc보다 클 때 이 빛(20)은 반사(201)되어 도광층(12b)으로 되돌아 비춰진다.
도13A에서 예시한 것은 본 발명의 도광장치(1b)의 한 실시예의 구조인데 그 출광면의 광형각도와 밝기 간의 대응곡선도을 테스트하여 도면으로 나타낼 수 있다. 도13b에서 예시한 것은 각각 쌍층구조(즉 도광층과 반사층, 혹은 분광층과 도광층 플라스틱 재료가 동일할 때）와 삼층구조(각기 다른 플라스틱 재료로 즉 각기 다른 굴절율로 구성된 분광층, 도광층과 반사층) 두 종류의 도광장치로 그 출광면의 광형각도와 빛 밝기 간의 대응곡선도를 테스트하여 도면으로 그린 것이다. 도13b에서 예시한 곡선으로 알 수 있듯이 쌍층구조와 특별한 분광설계를 하지 않은 실시예의 곡선은 명확하게 출광각도가 0도의 수직법선의 우측으로 기울어져 각기 다른 굴절율이 모자라는 분광층일 때 출광면에서 출사한 빛은 약 30도에서 50도의 경사시각 범위에서 가장 밝다. 상대적으로 사람의 눈으로 본 0도 시각에 적합한 밝기는 비교적 낮다. 그러나 적당한 반사면의 마이크로 구조의 깊이너비비, 적당한 분광층과 도광층의 굴절율과 두께비 수치로 설계된 삼층구조의 도광장치 실시예의 곡선은 출광면에서 출사한 광선이 분명하게 정시각으로 인도되어 출광면이 플러스, 마이너스20도각의 시각범위에서 가장 밝아 배광모듈의 밝기를 증가시킨다.
*전술한 광효율 평가방식에 의거해 여러 가지 각기 다른 너비와 깊이비의 마이크로 구조의 반사면, 각기다른 분광층 굴절율과 각기 다른 두께비의 분광층과 도광층에 대해 교차조합을 진행하여 도면 13 a 및 도면13b에서 예시한 방식에 따라 출광면의 밝기를 모의해 그 결과를 정리하면 아래 표3과 같다.
그중 전술한 출광면 밝기의 테스트 방식은 도면 14에서 예시한 본 발명인 도광장치(1)의 출광면(132)의 빛 밝기의 실시예 개략도이다. 도면14에서 예시한 대로 위로 보는 방향이 나타내는 출광면(132)범위에서 모두 13개의 각기 다른 위치의 테스트 구역을 선정하였다. 왼쪽부터 각기 다른 구조설계의 도광장치(1)의 측광원이 빛을 발출하여 도광장치로 비추고 다시 이 도광장치(1)의 출광면(132)에 모두 13개의 테스트 구역에서 정시각 빛 밝기를 테스트한 후 그 평균치를 취하여 테스트로 얻은 밝기를 표3 내지 표 6으로 정리하면 아래와 같다.
<각기 다른 깊이너비비를 가진 마이크로 구조의 반사면, 각기 다른 분광층과 도광층의 굴절율과 두께비를 가진 도광장치의 빛 밝기 통계>
번호 구조깊이너비비 n1 n2 t1(mm) t2(mm) t1/t2 빛 밝기(nits)
1 0.5 1.58 무 3 0 무 2867
2 0.5 1.49 무 3 0 무 2932
3 0.5 1.58 1.46 2 1 2 1917
4 0.5 1.49 1.58 2 1 2 991.6
5 0.5 1.58 1.49 1.5 1.5 1 2271
6 0.5 1.49 1.58 1.5 1.5 1 1688
7 0.5 1.58 1.49 1 2 0.5 2600
8 0.5 1.49 1.58 1 2 0.5 2340
9 0.5 1.58 1.49 0.5 2.5 0.2 2909
10 0.5 1.49 1.58 0.5 2.5 0.2 2917
번호 구조깊이너비비 n1 n2 t1(mm) t2(mm) t1/t2 빛 밝기(nits)
11 0.419 1.58 무 3 0 무 4598
12 0.419 1.49 무 3 0 무 4593
13 0.419 1.58 1.49 2 1 2 3249
14 0.419 1.49 1.58 2 1 2 3265
15 0.419 1.58 1.49 1.5 1.5 1 3699
16 0.419 1.49 1.58 1.5 1.5 1 3776
17 0.419 1.58 1.49 1 2 0.5 4123
18 0.419 1.49 1.58 1 2 0.5 4239
19 0.419 1.58 1.49 0.5 2.5 0.2 4551
20 0.419 1.49 1.58 0.5 2.5 0.2 4625
21 0.419 1.58 1.49 0.3 2.7 0.11 4519
22 0.419 1.49 1.58 0.3 2.7 0.11 4632
번호 구조깊이너비비 n1 n2 t1(mm) t2(mm) t1/t2 빛 밝기(nits)
23 0.319 1.58 무 3 0 무 4996
24 0.319 1.49 무 3 0 무 5318
25 0.319 1.58 1.49 2.9 0.1 29 2891
26 0.319 1.49 1.58 2.9 0.1 29 5609
27 0.319 1.58 1.49 2.5 0.5 5 2919
28 0.319 1.49 1.58 2.5 0.5 5 5634
29 0.319 1.58 1.49 2 1 2 3456
30 0.319 1.49 1.58 2 1 2 5459
31 0.319 1.58 1.49 1.5 1.5 1 4039
32 0.319 1.49 1.58 1.5 1.5 1 5321
33 0.319 1.58 1.49 1 2 0.5 4628
34 0.319 1.49 1.58 1 2 0.5 5130
번호 구조깊이너비비 n1 n2 t1(mm) t2(mm) t1/t2 빛 밝기(nits)
35 0.288 1.58 무 3 0 무 4081
36 0.288 1.49 무 3 0 무 4495
37 0.288 1.58 1.49 2.9 0.1 29 2516
38 0.288 1.49 1.58 2.9 0.1 29 5735
39 0.288 1.58 1.49 2.7 0.3 9 2520
40 0.288 1.49 1.58 2.7 0.3 9 5750
41 0.288 1.58 1.49 2.6 0.4 6.5 2520
42 0.288 1.49 1.58 2.6 0.4 6.5 5755
43 0.288 1.58 1.49 2.5 0.5 5 2549
44 0.288 1.49 1.58 2.5 0.5 5 5751
45 0.288 1.58 1.49 2.3 0.7 3.29 2701
46 0.288 1.49 1.58 2.3 0.7 3.29 5592
47 0.288 1.58 1.49 2 1 2 2975
48 0.288 1.49 1.58 2 1 2 5326
49 0.288 1.58 1.49 1.5 1.5 1 3342
50 0.288 1.49 1.58 1.5 1.5 1 4900
51 0.288 1.58 1.49 1 2 0.5 3922
52 0.288 1.49 1.58 1 2 0.5 4470
번호 구조깊이너비비 n1 n2 t1(mm) t2(mm) t1/t2 빛 밝기(nits)
53 0.233 1.58 무 3 0 무 2267
54 0.233 1.49 무 3 0 무 2576
55 0.233 1.58 1.49 2.9 0.1 29 1352
56 0.233 1.49 1.58 2.9 0.1 29 4301
57 0.233 1.58 1.49 2.5 0.5 5 1383
58 0.233 1.49 1.58 2.5 0.5 5 4283
59 0.233 1.58 1.49 2 1 2 1648
60 0.233 1.49 1.58 2 1 2 3813
61 0.233 1.58 1.49 1.5 1.5 1 1941
62 0.233 1.49 1.58 1.5 1.5 1 3818
63 0.233 1.58 1.49 1 2 0.5 2239
64 0.233 1.49 1.58 1 2 0.5 2783
번호 구조깊이너비비 n1 n2 t1(mm) t2(mm) t1/t2 빛 밝기(nits)
65 0.2 1.58 무 3 0 무 2266
66 0.2 1.49 무 3 0 무 2182
67 0.2 1.58 1.49 2.9 0.1 29 815.2
68 0.2 1.49 1.58 2.9 0.1 29 2576
69 0.2 1.58 1.49 2.5 0.5 5 853.5
70 0.2 1.49 1.58 2.5 0.5 5 2534
71 0.2 1.58 1.49 2 1 2 1209
72 0.2 1.49 1.58 2 1 2 2553
73 0.2 1.58 1.49 1.5 1.5 1 1560
74 0.2 1.49 1.58 1.5 1.5 1 2511
75 0.2 1.58 1.49 1 2 0.5 1874
76 0.2 1.49 1.58 1 2 0.5 2436
77 0.2 1.58 1.49 0.5 2.5 0.2 2135
78 0.2 1.49 1.58 0.5 2.5 0.2 2361
번호 구조깊이너비비 n1 n2 t1(mm) t2(mm) t1/t2 빛 밝기(nits)
79 0.181 1.58 무 3 0 무 2512
80 0.181 1.49 무 3 0 무 2399
81 0.181 1.58 1.49 2 1 2 1254
82 0.181 1.49 1.58 2 1 2 2313
83 0.181 1.58 1.49 1.5 1.5 1 1655
84 0.181 1.49 1.58 1.5 1.5 1 2433
85 0.181 1.58 1.49 1 2 0.5 2038
86 0.181 1.49 1.58 1 2 0.5 2513
87 0.181 1.58 1.49 0.7 2.3 0.3 2245
88 0.181 1.49 1.58 0.7 2.3 0.3 2559
89 0.181 1.58 1.49 0.5 2.5 0.2 2352
90 0.181 1.49 1.58 0.5 2.5 0.2 2606
91 0.181 1.58 1.49 0.3 2.7 0.11 2365
92 0.181 1.49 1.58 0.3 2.7 0.11 2541
번호 구조깊이너비비 n1 n2 t1(mm) t2(mm) t1/t2 빛 밝기(nits)
93 0.134 1.58 무 3 0 무 1739
94 0.134 1.49 무 3 0 무 1601
95 0.134 1.58 1.49 2 1 2 1106
96 0.134 1.49 1.58 2 1 2 1468
97 0.134 1.58 1.49 1.5 1.5 1 1259
98 0.134 1.49 1.58 1.5 1.5 1 1562
99 0.134 1.58 1.49 1 2 0.5 1417
100 0.134 1.49 1.58 1 2 0.5 1644
표3 내지 표 6에서 「구조 깊이너비비」란의 수치가 가리키는 것은 도광판의 반사면(즉 반사층의 윗표면）의 마이크로 구조의 깊이(H2)와 너비(P2)의 비율수치이고, 「n1」란 내의 수치는 분광층의 굴절율 수치이며, 「n2」란 내의 수치는 도광층의 굴절율수치이고, 「t1」란 내의 수치는 분광층의 두께수치이고, 「t2」란 내의 수치는 도광층의 두께치이고 「t1/t2」란 내의 수치는 분광층과 도광층 양자의 두께 비교치이고, 「빛 밝기」란 내의 수치는 도면14에서 실시한 측량으로 얻은 출광면 13개 구역의 빛 밝기 평균수치이다.
표3 중에서 번호 11에서 64의 실시예에서 얻은 빛 밝기를 기타 실시예의 빛 밝기와 비교해 보면 알 수 있듯이 반사면의 깊이와 너비비(H2/P2）수치는 0.233에서0.419사이일 때 (즉,
Figure pat00006
)
비교적 양호한 빛 밝기를 가진다. 또한 n1<n2의 실시예의 빛 밝기 역시 n2>n1의 실시예 보다 양호하다. 또한 표3중의 번호 23에서 78실시예에서 얻은 빛 밝기로 알 수 있듯이 반사면의 깊이와 너비비(H2/P2）수치가 0.2에서0.319사이일 때 (적당한 분광층과 도광층을 가질 때) 두께비율치 범위는
Figure pat00007
내의 삼층구조의 도광장치가 양층구조의 도광장치(도광층 두께 0)보다 더 높은 빛 밝기를 보인다. 또한 삼층구조의 도광장치의 빛 밝기는 심지어 양층구조의 도광장치의 빛 밝기보다 67%가 높다. (예를 들어 번호 54와 번호 56 두 실시예의 빛 밝기 수치를 비교하면) 도13b에서 예시한 삼층구조 도광장치 실시예의 곡선은 번호 42의 실시예 삼층구조에 의거해 보의해서 얻은 곡선인데 그 출광면의 빛 밝기는 5755 nits에 이른다.
도면 15a, 15b와 15c를 참고하면, 이는 각각 본 발명의 도광장치 중의 반사면 깊이너비비(H2/P2）가 광반사 효과에 대한 각기 다른 실시예도를 설명하고 있다.
도15a에서 예시한 것은 반사면(112c)의 깊이너비비 H2/P2가 너무 작을 때 광선(20)은 반사층(11c)의 반사면(112c) 마이크로 구조를 경유해 반사한 후 광선이 대시각 방향으로 기울어지게 되며, 정시각을 벗어나면 출광면(132c)에서 측정한 빛 밝기 는 비교적 낮아지게 되고 따라서 H2/P2의 범위는 0.134보다 작지 않을 때가 가장 양호하며, 즉 아래 수식에 부합되어야 한다.
Figure pat00008
도15b에서 예시한 것은 분광층(13d)의 굴절율이 도광층(12d) 굴절율보다 작을 때 (n1<n2), 예를 들어 n1=1.49또 n2=1.58일 때 아래 식의 결과를 가진다.
Figure pat00009
그 결과는 광선이 반사층(11d)구조를 통과해 도정된 후 직접 출광면(132d)에 사출되어 출광하고 분광층(13d)과 도광층(12d) 접촉면에서 전부 반사되지 않아 빛이 도광층(12d)에서 다시 전도되고, 광에너지가 손실되어 비교적 높은 출광면(132d)의 빛 밝기를 얻는다.
도15c에서 예시한 것은 반사면(112e)의 깊이너비비 H2/P2가 너무 클 때 광선(20e)은 반사층(11e)의 반사면(112e) 마이크로 구조를 지난 후 광선(20e)이 입광면(15)측의 방향으로 경사지게 하고, 정시각을 벗어나면 빛 밝기가 너무 낮아 H2/P2의 범위가 0.5보다 크지 않을 때가 가장 적합하며, 즉 아래 수식에 부합된다.
Figure pat00010
상술한 수식으로 알 수 있듯이 본 발명의 도광장치의 반사면 마이크로 구조가 아래 수식에 부합할 때 비교적 높은 출광면 빛 밝기를 보여준다.
Figure pat00011
그중, P2수치는 80㎛에서250㎛사이가 가장 좋으며, 만약 80㎛보다 작으면 공통 압출과정에서 롤러 압출을 통해 마이크로 구조의 성형율이 저하되며, 만약 250㎛보다 크면 출광면에 쉽게 밝은 선 현상이 일어난다.
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, 1b:마이크로 구조를 가진 도광장치
11, 11a, 11b, 11c, 11d, 11e:반사층
111, 111a:반사입자
112, 112a, 112b, 112c, 112d, 112e:반사면
12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e:도광층
122, 122a:확산분자
13, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e:분광층
131, 131a:확산입자
132, 132a, 132b, 132c, 132d, 132e:출광면
15:입광면 2:측광원
20, 20c, 20d, 20e:빛
201, 203:반사 202:출광
21, 22, 23:재료통 24:나선막대 제련
25:압출틀 R1, R2, R3:롤러
31: 분사장치 32: 분사 입
33: 롤러 표면 41, 42: 란
411, 412, 413, 414, 421, 422, 423, 424:도
4111, 4121, 4131, 4141, 4211, 4221, 4231, 4241: 출광면
4112, 4122, 4132, 4142, 4212, 4222, 4232, 4242: 반사면
5: 배광모듈 50: 광원모듈
51: 회로판 520; 광판
523: 광사출의 평면 524: 반사판
54: 반광층 55: 마름모꼴 렌즈 모듈
56: 확산막 57: 액정면판
581: 빛 582: 가장 밝은 구역
583: 다음으로 밝은 구역 584: 비교적 어두운 구역
590: 광학막 801~815: 마이크로 구조

Claims (10)

  1. 측광원과 배합하여 사용되는 마이크로 구조를 가진 도광 장치로서,
    입광면을 포함하며, 상기 측광원에서 나온 빛을 상기 입광면을 통해 수용하는 도광층;
    상기 도광층에서 수용된 빛 중 반사층으로 향한 빛을 다시 상기 도광층으로 되돌려 보내기 위해 상기 빛을 반사하는 반사층; 및
    상기 반사층의 반대 편인 상기 도광층의 상부에 형성되며, 상기 도광층에서 수용된 상기 빛이 외부로 사출되는 출광면을 포함하는 분광층을 포함하되,
    상기 도광층은 상기 반사층과 상기 분광층 사이에 위치하며, 상기 출광면과 상기 입광면은 수직이며, 상기 도광층 내의 상기 빛을 적어도 일부분은 상기 출광면으로부터 사출하며,
    상기 반사층, 상기 도광층 및 상기 분광층은 일체성형으로 함께 압출제작되며, 상기 반사층 및 상기 도광층 사이에는 공기 접촉면이 비개재되고, 상기 도광층 및 상기 반사층 사이에는 반사면이 정의되며, 상기 반사면에는 입체적인 마이크로 구조가 설치된 도광 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 출광면에는 상기 반사면에 설치된 마이크로 구조와 별개로 마이크로 구조가 설치되고, 상기 반사면의 마이크로 구조의 (깊이/너비) 는
    Figure pat00012

    및
    Figure pat00013

    (단, H2는 상기 반사면의 마이크로 구조의 깊이, P2은 상기 반사면의 마이크로 구조의 너비, n1은 분광층의 굴절율, n2는 이 도광층의 굴절율)의 관계식을 만족하는 도광 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 도광 장치는,
    Figure pat00014

    P2수치는 80 ㎛ 에서 250 ㎛ 사이, 상기 반사면의 깊이너비비（H2/P2）수치는 0.2에서 0.319사이, 상기 분광층의 두께t1와 상기 도광층 두께t2의 비율 범위는
    Figure pat00015
    및
    상기 반사면의 마이크로 구조는 비연속적인 마이크로 구조로 서로 이웃하는 마이크로 구조의 간격 인 G의 수치는 0~1.4mm사이 중 어느 하나를 만족하는 도광 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 도광 장치는 다음에 열거되는 항목 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하되, 상기 항목은 상기 도광층에 다수의 확산입자를 첨가, 상기 분광층에 다수의 확산 입자 첨가, 상기 출광면에 입체적인 마이크로 구조 설치, 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 도광 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 도광층에 다수의 확산 입자를 첨가할 때, 상기 도광층 내의 확산입자와 상기 도광층 자체 플라스틱 기재의 굴절율 차인 Δn 의 수치는 0.04＜Δn＜0.1 사이이고, 상기 도광층 내의 확산입자의 입자직경은 2 ㎛~10 ㎛사이이며, 상기 도광층 자체 플라스틱 기재의 굴절율은 1.42-1.63사이이며,
    상기 분광층에 다수의 확산 입자를 첨가할 경우, 상기 분광층 내의 확산입자와 상기 분광층 자체의 플라스틱 기본 재료의 굴절율 차이인 Δn의 수치는 0.04＜Δn＜0.1사이이고, 상기 분광층 내의 확산입자의 입자 직경은 2㎛~10㎛사이이며, 분광층 자체 플라스틱 기재의 굴절율은 1.42-1.63이며,
    상기 반사층 중에 서로 다른 굴절율을 가지는 두 가지 플라스틱 재료가 혼합될 때 그 혼합비는 7 : 3이고,
    상기 반사층에 다수의 반사입자를 첨가할 때 상기 반사입자의 굴절율은 2.2~3.2이며, 첨가농도는 0.5%중량백분비보다 작고, 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 정도인Ra수치는 1㎛＜Ra＜6㎛ 사이인 도광장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 출광면이 거친 면을 가지고 있을 때, 상기 출광면의 거친 정도인 Ra의 수치는 1㎛ ＜Ra＜2.21㎛인 도광 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 출광면 마이크로 구조에는 입체적인 마이크로 구조가 설치되고, 상기 출광면의 마이크로 구조의 배열방향과 상기 반사면 마이크로 구조의 배열방향은 서로 평행 또는 정면 교차하는 배열 방향 중 어느 하나인 도광 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 출광면의 마이크로 구조 및 상기 반사면의 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 도광 장치.
  9. 도광 장치를 포함하는 배광 장치로서,
    측광원;
    입광면을 포함하며, 상기 측광원에서 나온 빛을 상기 입광면을 통해 수용하는 도광층;
    상기 도광층에서 수용된 빛 중 반사층으로 향한 빛을 다시 상기 도광층으로 되돌려 보내기 위해 상기 빛을 반사하는 반사층; 및
    상기 반사층의 반대 편인 상기 도광층의 상부에 형성되며, 상기 도광층에서 수용된 상기 빛이 외부로 사출되는 출광면을 포함하는 분광층을 포함하되,
    상기 도광층은 상기 반사층과 상기 분광층 사이에 위치하며, 상기 출광면과 상기 입광면은 수직이며, 상기 도광층 내의 상기 빛을 적어도 일부분은 상기 출광면으로부터 사출하며,
    상기 반사층, 상기 도광층 및 상기 분광층은 일체성형으로 함께 압출제작되며, 상기 반사층 및 상기 도광층 사이에는 공기 접촉면이 비개재되고, 상기 도광층 및 상기 반사층 사이에는 반사면이 정의되며, 상기 반사면에는 입체적인 마이크로 구조가 설치되며,
    상기 반사면의 마이크로 구조의 깊이너비비 정보 수치는
    Figure pat00016

    및
    Figure pat00017

    (단, H2는 상기 반사면의 마이크로 구조의 깊이, P2는 상기 반사면의 마이크로 구조의 너비, n1은 상기 분광층의 굴절율, n2은 상기 도광층의 굴절율)의 관계식을 만족하는 배광 장치.
  10. 도광 장치를 포함하는 액정 모니터로서,
    측광원;
    입광면을 포함하며, 상기 측광원에서 나온 빛을 상기 입광면을 통해 수용하는 도광층;
    상기 도광층에서 수용된 빛 중 반사층으로 향한 빛을 다시 상기 도광층으로 되돌려 보내기 위해 상기 빛을 반사하는 반사층;
    상기 반사층의 반대 편인 상기 도광층의 상부에 형성되며, 상기 도광층에서 수용된 상기 빛이 외부로 사출되는 출광면을 포함하는 분광층;
    상기 출광면에 의해 덮혀있는 광학막; 및
    상기 광학막에서 이격된 상기 도광층의 측면에 위치한 액정패널을 포함하되,
    상기 도광층은 상기 반사층과 상기 분광층 사이에 위치하며, 상기 출광면과 상기 입광면은 수직이며, 상기 도광층 내의 상기 빛을 적어도 일부분은 상기 출광면으로부터 사출하며,
    상기 반사층, 상기 도광층 및 상기 분광층은 일체성형으로 함께 압출제작되며, 상기 반사층 및 상기 도광층 사이에는 공기 접촉면이 비개재되고, 상기 도광층 및 상기 반사층 사이에는 반사면이 정의되며, 상기 반사면에는 입체적인 마이크로 구조가 설치되며,
    상기 반사면의 마이크로 구조의 깊이너비비 정보 수치는
    Figure pat00018

    및
    Figure pat00019

    (단, H2는 상기 반사면의 마이크로 구조의 깊이, P2는 상기 반사면의 마이크로 구조의 너비, n1은 상기 분광층의 굴절율, n2은 상기 도광층의 굴절율)의 관계식을 만족하는 액정 모니터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108983347A (zh) * 2018-09-21 2018-12-11 苏州本瑞光电科技有限公司 一种微结构导光板及其显示模组
CN113785238A (zh) * 2019-04-30 2021-12-10 镭亚股份有限公司 具有分叉发射模式的光源、多视图背光体和方法

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