KR20150120000A - 다층 레이어 도광판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다층 레이어 도광판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도광판 모재인 베이스 기판 상부와 하부 각각에 적어도 하나의 투명 레진층을 형성하고, 상기 투명 레진층의 패턴 및 굴절율을 조절하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 다층 레이어 도광판에 관한 것이다.

Description

다층 레이어 도광판 {Light Guide Plate Having Multi-Layer}
본 발명은 다층 레이어 도광판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도광판 모재인 베이스 기판 상부와 하부 각각에 적어도 하나의 투명 레진층을 형성하고, 상기 투명 레진층의 패턴 및 굴절율을 조절하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 다층 레이어 도광판에 관한 것이다.
도광판은 LED 등의 광원으로부터 출사된 광을 상부로 가이드하는 구성으로 LED의 배치에 따라 직하형과 에지형으로 구분된다.
도광판은 광원으로부터 출사된 광을 손실없이 상부로 가이드하여 광추출 효율을 최대화할 수 있도록 설계되어야 한다.
따라서, 도광판 표면에 광학 설계에 따라 프리즘, 도트 등의 패턴을 임프린팅하여 광원으로부터 출사된 광이 내부에서 난반사 또는 빛샘 등에 의해 손실되지 않도록 패턴 설계가 매우 중요하다.
그러나, 단일의 도광판 구조이기 때문에 도광판의 광 추출 효율을 높이는 데에 한계가 있으며, 패턴도 도광판의 상면과 하면에만 형성할 수 있으므로 패턴에 의한 광 추출 효율 향상에도 한계가 있는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 도광판 모재의 상부와 하부에 투명 레진으로 형성된 복수 개의 레이어를 접합하고, 각 계면에 패턴을 형성하고, 상기 복수 개의 레이어의 굴절율을 조절하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 다층 레이어 도광판을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 다층 레이어 도광판은 베이스 기판과, 상기 베이스 기판의 상면과 하면에 각각 적어도 하나의 투명 레진층을 포함하여 상기 베이스 기판과 복수 개의 투명 레진층이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 베이스 기판과 복수 개의 투명 레진층 사이의 계면과 최상부의 투명 레진층 상면과 최하부의 투명 레진층 하면 중 선택된 적어도 하나의 면에 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 패턴은 도트, 프리즘, 격자 형상 중 선택된 하나 또는 이들의 혼합된 형상으로 구성되고, 상기 면마다 동일 또는 다른 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 기판과 복수 개의 투명 레진층은 서로 같거나 다른 굴절율을 가지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 기판과 복수 개의 투명 레진층은 최하부의 투명 레진층으로부터 최상부의 투명 레진층으로 갈수록 굴절율이 낮아지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 기판과 복수 개의 투명 레진층은 최하부의 투명 레진층으로부터 최상부의 투명 레진층으로 갈수록 굴절율이 높아졌다 낮아졌다가 교차하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 투명 레진층과 베이스 기판 또는 투명 레진층 사이의 계면에 입사된 광을 전반사키는 패턴 또는 광을 산란시키는 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 다층 레이어 도광판은 복수 개의 레이어가 일체로 형성되어 패턴을 형성할 수 있는 계면의 면적이 증가하여 패턴 설계에 의한 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
또한, 다층 레이어의 광 굴절율을 다양하게 변형 및 조절하여 광원으로부터 입사된 광을 손실없이 상부로 출사시켜 휘도를 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다층 레이어 도광판을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 6개의 면에 패턴이 형성된 것을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 최하부의 투명 레진층으로부터 상부로 갈수록 굴절율이 낮게 형성된 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 3 레이어로 구성되고, 베이스 기판의 상부, 하부의 투명 레진층이 상기 베이스 기판의 굴절율보다 작게 형성되어, 굴절율이 낮고 높고를 반복하는 패턴으로 설계된 것을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다층 레이어 도광판 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다층 레이어 도광판을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1은 층 구분을 위해 색상으로 각 층을 구분하였지만, 베이스 기판(10)과 하부, 상부 레진층(20, 30)은 모두 투명한 재질이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다층 레이어 도광판은 베이스 기판(10)과 상기 베이스 기판 하면에 형성된 적어도 하나의 하부 투명 레진층(20)과 상기 베이스 기판 상면에 형성된 적어도 하나의 투명 레진층(30)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 베이스 기판(10)과 각 투명 레진층(20, 30) 사이의 계면에는 패턴이 형성될 수 있다.
상기 패턴은 도광판의 목적 및 설계에 따라 도트, 프리즘, 격자 형상 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 1은 도광판 상면에 2개의 상부 투명 레진층(310, 320)과 하면에 2개의 하부 투명 레진층(210, 220)이 형성되어 5 레이어 구조로 형성된 것이지만, 상면의 적어도 1개의 투명 레진층과 하면의 적어도 1개의 투명 레진층을 포함하여 설계에 따라 다양하게 복수 개의 레이어로 구성될 수 있음은 자명한 것이다.
도 1과 같이 5 레이어 구조로 형성될 경우 도광판의 최상면과 최하면과 레이어 사이에 4개의 계면을 포함하여 6개의 면에 패턴을 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 6개의 면에 패턴이 형성된 것을 개략적으로 도시한 것이다.
따라서, 단일의 도광판 구조로 형성될 경우 2개의 면에만 패턴을 형성할 수 있는 것에 비해 패턴 가능 면적이 3배가 증가하여 다양한 광 패턴 설계로 인해 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 면에 모두 패턴을 형성할 수 있지만, 이 중 선택된 적어도 하나의 면에 패턴이 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 투명 레진층은 올리고머, 모노머, 광개시제, 실리콘을 주성분으로 포함하고 있으며 실리콘과 모노머의 함량에 따라 경도가 달라지므로, 실리콘과 모노머의 함량을 조절하여 경도를 조절할 수 있다.
상기 투명 레진층은 투명한 소재로 제조되되, 베이스 기판의 굴절율과 동일하거나 다른 굴절율을 가지도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 다층 레이어 도광판은 베이스 기판과 투명 레진층을 모두 동일한 굴절율로 형성하고, 패턴의 설계만으로 광 추출 효율을 높일 수 있지만, 굴절율을 서로 다르게 형성하여 굴절율을 이용한 휘도 향상이 가능하도록 구성할 수 있다.
상기 투명 레진층의 투과율은 올리고머와 모노머를 선택하여 조절할 수 있으며, 투과율이 다르게 제조된 올리고머와 모노머를 쉽게 구입할 수 있으므로 베이스 기판의 재료인 PC의 굴절율보다 높거나 낮은 올리고머와 모노머를 사용하면 베이스 기판의 굴절율과 다르게 투명 레진층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 도광판은 단일 재료가 아닌 베이스 기판과 투명 레진층이 일체로 합착된 다층 레이어 형태로 제조되기 때문에 광 특성에 영향을 미칠 수 있지만, 상기 베이스 기판 상에 상하부에 형성된 투명 레진층의 굴절율을 조절하여 출사되는 광 특성이 향상시킬 수 있다.
상기 투명 레진층의 굴절율은 상기 베이스 기판의 굴절율보다 낮거나 큰 굴절율을 가지도록 형성될 수 있으며, 바람직하게는 최하부의 투명 레진층으부터 상부로 갈수록 굴절율이 낮게 형성되도록 구성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 최하부의 투명 레진층으로부터 상부로 갈수록 굴절율이 낮게 형성된 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 빛은 굴절율이 높은 곳에서 낮은 곳으로 향하는 특성이 있으므로 최하부의 투명 레진층의 굴절율이 가장 높고, 상부로 갈수록 굴절율이 낮아지면서 최상부의 투명 레진층의 굴절율이 가장 낮도록 설계할 경우 광의 손실없는 가이드가 가능하므로 광 추출 효율을 극대화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 3 레이어로 구성되고, 베이스 기판(10)의 상부, 하부의 투명 레진층(330, 230)이 상기 베이스 기판의 굴절율보다 작게 형성되어, 굴절율이 낮고 높고를 반복하는 패턴으로 설계된 것을 도시한 것이다.
도 4는 3개의 레이어로 구성된 경우에 대한 것이지만, 3개 이상의 레이어로 구성될 경우에도 동일한 구성으로 굴절율이 낮고 높음을 반복하도록 설계될 수 있음은 자명한 것이다.
도 4를 참조하면, 하부 레진층의 굴절율은 1.36, 베이스 기판의 굴절율은 1.49, 상부 레진층의 굴절율은 1.36으로 형성되어 최하부의 투명 레진층으로부터 굴절율이 낮고 높고를 반복하는 형태로 설계하고, 각 계면에 패턴을 형성할 경우 각 계면에서의 굴절율 차이에 따라 굴절율이 낮은 쪽으로 이동하려는 광을 패턴이 전반사와 빛의 산란 작용을 통해 다시 반대방향으로 이동시켜 광 추출효율을 높일 수 있으며, 결국 굴절율 차이와 패턴의 영향을 통해 광 추출 효율이 향상되도록 설계할 수 있다.
여기서, 상기 광을 전반사시키는 패턴으로 프리즘 패턴이 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다층 레이어 도광판 제조 방법에 대해 살벼보기로 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다층 레이어 도광판 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 베이스 기판이 되는 도광판 모재를 준비한다.
상기 도광판 모재는 PMMA, PC 등의 플라스틱 합성수지 재질로 구성될 수 있으며, 기본적으로 플렉시블한 성질을 가지고 있으므로 롤에 감겨진 상태로 연속적으로 공급될 수 있다.
상기 도광판 모재인 베이스 기판 상에 투명 레진을 도포하고 롤을 이용하여 가압하면서 UV 경화하면 상기 베이스 기판 상에 투명 레진이 일체로 합착되어 제 1 상부 투명 레진층이 형성된다.
여기서, 베이스 기판 상에 패턴이 형성되는 경우 패턴 형성용 롤 스탬퍼를 이용하여 스탬핑한 후 상기 투명 레진을 도포할 수 있으며, 상기 투명 레진 상에 패턴이 형성되는 경우 상기 롤 외주연에 롤 스탬퍼가 장착된 상태로 롤 스탬핑함으로써 패턴을 형성할 수 있다.
이어서, 상부 투명 레진층이 복수 개로 형성되는 경우, 상기와 같은 방법을 반복하여 베이스 기판 상에 적어도 하나의 상부 투명 레진층을 형성하게 된다.
상기와 같이 베이스 기판 상에 복수 개의 상부 투명 레진층이 형성되면 베이스 기판 하면이 상부를 향하도록 상기 베이스 기판을 뒤집어서 로딩한다.
이어서, 상기 베이스 기판 하면 상에 상기 적어도 하나의 상부 투명 레진층을 형성하는 방법과 동일한 방법에 의해 적어도 하나의 하부 투명 레진층을 형성한다.
이어서, 상기 적어도 하나의 상부 투명 레진층과 적어도 하나의 상부 투명 레진층이 베이스 기판과 일체로 형성된 도광판 모재를 도광판 크기에 맞게 절단한다.
이를 통해, 적어도 하나의 하부 투명 레진층과 적어도 하나의 상부 투명 레진층이 베이스 기판과 일체로 형성된 다층 레이어 도광판이 완성된다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 베이스 기판 20 : 하부 투명 레진층
30 : 상부 투명 레진층

Claims (7)

  1. 베이스 기판과;
    상기 베이스 기판의 상면과 하면에 각각 적어도 하나의 투명 레진층을 포함하여 상기 베이스 기판과 복수 개의 투명 레진층이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 다층 레이어 도광판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 기판과 복수 개의 투명 레진층 사이의 계면과 최상부의 투명 레진층 상면과 최하부의 투명 레진층 하면 중 적어도 하나의 면에 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 다층 레이어 도광판.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 패턴은
    도트, 프리즘, 격자 형상 중 선택된 하나 또는 이들의 혼합된 형상으로 구성되고;
    상기 면마다 동일 또는 다른 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 다층 레이어 도광판.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 기판과 복수 개의 투명 레진층은
    같거나 서로 다른 굴절율을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 다층 레이어 도광판.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 베이스 기판과 복수 개의 투명 레진층은
    최하부의 투명 레진층으로부터 최상부의 투명 레진층으로 갈수록 굴절율이 낮아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 다층 레이어 도광판.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 베이스 기판과 복수 개의 투명 레진층은
    최하부의 투명 레진층으로부터 최상부의 투명 레진층으로 갈수록 굴절율이 높아졌다 낮아졌다가 교차하도록 형성된 것을 특징으로 하는 다층 레이어 도광판.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 투명 레진층과 베이스 기판 또는 투명 레진층 사이의 계면에
    입사된 광을 전반사키는 패턴 또는 광을 산란시키는 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 다층 레이어 도광판.



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